JP3015165B2

JP3015165B2 - インク容器、これを用いた記録ヘッドユニットおよびこれを搭載する記録装置

Info

Publication number: JP3015165B2
Application number: JP3244897A
Authority: JP
Inventors: 敏彦氏田; 治行松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 2000-03-06
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: DE69227558T2; JPH0557900A; EP0529626A3; ATE173199T1; CA2076594A1; CA2076594C; AU652848B2; CN1067633C; EP0529626B1; AU2134392A; KR970000082B1; KR930004077A; CN1071372A; EP0529626A2; DE69227558D1; US5500665A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筆記具、インクジェッ
ト記録装置、複写機またはファクシミリ等の記録装置に
おいて使用されるインク容器、これを用いた記録ヘッド
ユニットおよびこれを搭載する記録装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置において、記録
ヘッドの吐出口からのインクもれ防止のため、前記吐出
口よりもインク容器のインク液面を低い位置に保ち、イ
ンク容器と吐出口との間のインク供給系路の毛細管内に
おける毛管力を利用してインク供給系路内に負圧を発生
させるインクもれ防止手段がある。しかし、このインク
もれ防止手段は、インク容器の記録ヘッドに対する配置
位置やその形状に対する制約があった。

【０００３】上記インクもれ防止手段の制約を解決する
インク容器として、次に記載する特開昭６０−２０４３
５５号に開示されたものがある。

【０００４】このインク容器は、図８に示すように、イ
ンク容器本体２０１内に、吐出口２０３から吐出される
インクの量に応じて吐出口２０３に向けて移動する可動
壁を配設し、該可動壁とインク容器本体２０１の内面と
の間の接触界面における摩擦力によって、インク容器本
体２０１内のインクの負圧力を制御するものであって、
前記可動壁には、（Ａ）に示す周面にＯリング２０２を
設けた可動壁２０４や、（Ｂ）に示すダイヤフラム状の
弾性材料製の可動壁３０４を用いたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
可動壁とインク容器本体との間の気密性の保持および可
動壁の倒れ防止のために、Ｏリングやダイヤフラムの剛
性を大きく設定したり、Ｏリングやダイヤフラムの厚み
を厚くしインク容器との接触面積を大きくしなければな
らない。その結果、可動壁とインク容器本体内面との接
触界面における摩擦力が大きくなり、可動壁の始動圧、
すなわち、可動壁の静止状態から移動を開始するのに必
要な差圧が大きくなってしまうため、高精度なインクの
負圧力制御が困難であるという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、可動壁と容器本体内面
の摺動面の摩擦力を小さくして高精度の負圧制御を可能
とするインク容器を実現することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインク容器は、容器本体と、該容器本体内
面に案内されて少なくともインクの消費に応じて変動す
る圧力変動を打ち消す方向に前記容器本体内を移動する
可動壁と、を備え、その内部にインクが収容されたイン
ク容器において、前記可動壁は、前記容器本体内面との
気密を保持するための気密保持部と、該気密保持部と間
隔をおいて備えられ、前記可動壁が移動するに際して前
記容器本体内面に対して倒れた状態となることを防止す
るために設けられた倒れ防止部と、を備えたことを特徴
とするものである。

【０００８】前記インク容器において、倒れ防止部は、
インク容器本体内面との間で気密性を有しているものに
したり、インク容器本体内面と可動壁との間にインク非
相溶性物質を介在させるとよい。

【０００９】また、前記インク容器において、可動壁を
弾性材料で一体に形成したり、可動壁の少くとも一方の
面に凹部を形成してもよい。

【００１０】さらに、収容されたインク内に気泡や弾性
部材を混在させると効果的である。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は第１実施例のインク容器の断面図で
あり、図２はその可動壁の拡大断面図である。

【００１３】図１に示すように、容器本体１は筒状に形
成されており、その底壁にはインクを排出するための排
出口３が設けられ、該排出口３は、押えばね６の弾発力
により排出口３を閉鎖する方向に常時押圧された状態の
ボール５により閉じられている。容器本体１は、その開
放端が背ぶた２により閉鎖され、その内部には可動壁４
が容器本体１の内面に案内されて図示左右方向へ移動自
在に配設されている。ただし、背ぶたには小さな空気穴
が設けられており、可動壁の移動とともに空気が流れ込
むようになっている。

【００１４】可動壁４は、図２に示すように、ゴムまた
は合成樹脂等の可撓性材料（弾性材料）によって一体に
形成されたものであり、全体形状はほぼ筒状である。可
動壁４の底壁４ｄには輪状の突出部４ｅが形成されてお
り、突出部４ｅで囲まれた内方部が凹部４ｆとなってい
る。また、可動壁４の胴部４ａの開放端部外周には気密
保持部であるシール部４ｂが突設され、底壁４ｄ側端部
外周には倒れ防止部である突起部４ｃが形成されてい
る。

【００１５】ここで、本実施例の動作について説明す
る。

【００１６】容器本体１内にインクが満タン状態にある
ときは、図１に示すように容器本体１内にあって、可動
壁４は背ぶた２側に寄っており、他方、ボール５は押え
ばね６の弾発力により排出口３のテーパ面に押圧されて
該排出口３を閉鎖している。

【００１７】本実施例のインク容器を筆記具や記録ヘッ
ド等に取付け、この際、図３に示すように、棒体７によ
りボール５を押えばね６の弾発力に抗して押圧し、ボー
ル５を排出口３のテーパ面から離反させて排出口３を開
放して記録を開始すると、インクは排出口３より排出さ
れて消費されて行く。このインク消費にともなって、図
３の（Ａ）に示すように容器本体１内のインクに負圧が
発生し、図３の（Ａ）に示すように、可動壁４は容器本
体１の内壁に案内されて摺動し、排出口３側へ移動す
る。つまり、可動壁４は、容器本体内面に案内されて少
なくともインクの消費に応じて変動する圧力変動を打ち
消す方向に容器本体内を移動する。

【００１８】さらにインクが消費されて行くと、図３の
（Ｂ）に示すように、可動壁４は排出口３へ接近する
が、このとき、ボール５を押圧している押ばね６等の弁
機構のタンク内への凸部は、可動壁４の凹部４ｆに収ま
るので、その分だけ容器本体１内のインクは有効に消費
されることになる。

【００１９】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００２０】図４の（Ａ）に示す第２実施例は、可動壁
１４が、その胴部１４ａの図示左端に形成された段部に
気密保持部であるシール部１４ｂが嵌着されているとと
もに、胴部１４ａの図示右端に形成された段部に倒れ防
止部である可動壁１４と別体の突起部１４ｃが嵌着され
た構成になっている。

【００２１】図４の（Ｂ）に示す第３実施例は、可動壁
２４の胴部２４ａの構成が、前記第２実施例のものと相
違するだけである。すなわち、胴部２４ａは筒状に形成
されており、その中空部が凹部２４ｆとなっている。凹
部２４ｆの開口端側の胴部２４ａの外周に形成された段
部に気密保持部であるシール部２４ｂが嵌着されてお
り、底壁２４ｄ側の胴部外周に形成された段部には倒れ
防止部である突起部２４ｃが嵌着されている。

【００２２】図４の（Ｃ）に示す第４実施例は、可動壁
３４が、気密保持部であるシール部３４ｂが開口端側外
周部に一体に形成された可撓性材料からなる筒状の胴部
３４ａと、該胴部３４ａの他端側が板状の底壁３４ｄの
一端側外周に形成された段部に嵌着され、底壁３４ｄの
他端側外周に形成された段部には突起部３４ｃが嵌着さ
れた構成となっている。

【００２３】上記第３実施例および第４実施例の動作
は、上記第１実施例のものと同様であるので、その説明
は省略し、第２実施例の動作について説明する。

【００２４】第２実施例のものは、第１、第３および第
４実施例のものに比較し、胴部２４ａに凹部が無いた
め、第１実施例の如くボール５を押圧する押えばね６等
のタンク内への凸部のにげ場がなく、その分可動壁１４
の排出口側へ接近距離が制限されて、残存インク量が多
くなるが、構造が簡単であって製作が容易である。

【００２５】上記各実施例のインク容器において、各可
動壁と容器本体１との接触界面に、潤滑性、密封性の向
上のためにインク非相溶性物質を介在させるとよい。

【００２６】ここで、インク非相溶性物質としては、シ
リコンオイル、フッ素オイル、ポリブテン、ポリイソブ
チレン等の液状のもの、二硫化モリブデン、グラファイ
ト、窒化ホウ素等の固形潤滑剤、あるいはポリテトラフ
ルオロエチレン等のコーティング剤を使用する。

【００２７】インク非相溶性物質は、その少なくとも１
部が気密保持部と倒れ防止部の間の空間部に保持される
ようにすると、気密保持部および倒れ防止部と容器本体
内面との間の両方の接触界面にインク非相溶性物質が有
効に作用するので、摩擦特性、気密特性を向上すること
ができ、また搬送時等に、インク容器に振動が伝わっ
て、気密保持部と容器本体内面間に隙間が生じても、イ
ンク非相溶性物質の領域があるためインクもれをおさえ
ることができる。

【００２８】さらに、上記各実施例のインク容器におい
て、各可動壁の倒れ防止部である突起部の数を２個以上
設け、そのうちの少くとも１つが、容器本体１の内面と
気密性を有するように構成してもよい。

【００２９】上述の実施例においては、倒れ防止部の形
状をリング状に配していたが、非相溶性物質を保持させ
ない場合においては、図５に示すように倒れ防止部であ
る突起部４４ｃを底壁４４ｄの周面の複数箇所に持たせ
ることで容器本体内面との接触面積を減らすことがで
き、可動壁４４を繊細に動かすことが可能になる。な
お、同図においては、底壁４４ｄの周面３箇所に倒れ防
止部である突起部４４ｃを設けた例を示したが、倒れ防
止の効果を生ずる大きさの倒れ防止部であれば２箇所で
あってもよいし、また、４箇所以上であってもよい。ま
た、上述のように倒れ防止部を複数箇所に設け、さらに
非相溶性物質を保持させる場合には、気密保持部を２重
のリング状にしてその間に非相溶性物質を介在させる
か、または、気密保持部を容器本体内面方向に凹部を有
するリング状としこの凹部に非相溶性物質を介在させて
もよい。

【００３０】なお、上述の気密保持部および倒れ防止部
は可動壁と一体であっても、別体であってもよいことは
言うまでもない。

【００３１】以下に他の実施例を示す。

【００３２】本実施例は、前述した可動壁で仕切られる
インク存在側に気泡を存在させる例である。

【００３３】図６の（Ａ）は気泡を存在させない場合
の、インク使用状態とインクの負圧および可動壁の動き
の時間的変化を示した図であり、図６の（Ｂ）は気泡を
含ませた場合の図である。

【００３４】通常の記録時のように液体（インク）を一
定量使用している場合、たとえば、急にベタ吐出等のよ
うにヘッドの全ノズルから吐出を行った場合、つまり急
に使用量が増加した場合、容器からヘッド側へインクが
供給されようとするが、図示のように可動壁の動きに応
答遅れが生じる。しかも液体であるインクの体積はほと
んど膨張しないため、インクの負圧が急激に上昇する場
合がある。このような負圧がヘッド側のメニスカス保持
力より強くなったり、またインクのリフィルを防げるよ
うな負圧の限界を越えた場合不吐に至る可能性がある。

【００３５】一方、気泡を含ませた場合には、、インク
等の液体の使用量が急に増してもインク容器内の気泡が
膨張し、ダンパーの役目をはたすため、負圧の限界を越
えないので不吐状態になる心配はない。

【００３６】仮にベタ印字を５個印字し可動壁が動かな
い場合に負圧限界を越えないために必要な気泡体積は
０．１ｃｃである。

【００３７】通常の印字中にベタ印字を行った場合には
０．０５ｃｃ以上あればよい。ただし気泡体積を大きく
しすぎると今度は容器が振動する時インクも大きく流動
しその影響がヘッドの方に伝わる可能性があるため、１
ｃｃを越えない方が好ましい。なお、気泡にかえて弾性
部材を混在させてもよい。

【００３８】次に、本発明のインク容器を適用した図７
に示すインクジェット記録装置について説明する。

【００３９】記録ヘッド１０３と本実施例のインク容器
とを接合した記録ヘッドユニットを搭載したキャリッジ
１０１はガイド軸１０４および螺旋溝１０５ａをもつリ
ードスクリュ１０５に案内され、キャリッジ１０１上に
は、本発明のインク容器が内装されたインク容器カセッ
ト１０２を装着することが可能である。ちなみに、記録
ヘッド１０３側には、図３に示したような棒体７が設け
られており、インク容器カセット１０２を一体化した際
に、棒体７の先端部が容器本体１の排出口３内に挿入さ
れてボール５を押えばね６の弾発力に抗して押圧し、排
出口３を解放するように構成されている。

【００４０】リードスクリュ１０５は、正逆回転する駆
動モータ１０６によって歯車列１０６ａ，１０６ｂ，１
０６ｃ，１０６ｄを介して正逆回転され、その螺旋溝１
０５ａに先端部が係合したキャリッジ１０１に設けられ
ているピン（図示せず）を介してキャリッジ１０１を矢
印方向および反矢印方向へ往復移動させる。駆動モータ
１０６の正逆回転の切換は、キャリッジ１０１がホーム
ポジションにあることをキャリッジ１０１に設けられた
レバー１１５とフォトカプラ１１６とで検出することに
より行なう。

【００４１】他方、被記録媒体である記録紙１０９は、
プラテン１０７に押え板１０８によって押圧され、紙送
りモータ１１０によって駆動される紙送りローラ（図示
せず）によって記録ヘッドに対向するように搬送され
る。

【００４２】回復ユニット１１１は、記録ヘッド１０３
の吐出口に付着した異物や粘度の高くなったインクを除
去して、吐出特性を正規の状態に維持するために設けら
れたものである。

【００４３】回復ユニット１１１は、吸引手段（図示せ
ず）に連通されたキャップ部材１１３を有し、記録ヘッ
ド１０３の前記吐出口をキャッピングして吸引すること
により、吐出口に付着した異物や粘度の高くなったイン
クを除去する。また、回復ユニット１１１とプラテン１
０７の間には、案内部材１１２に案内されて記録ヘッド
１０３の吐出口面の走行経路上に向けて前、後退するク
リーニングブレード１１４が配設されており、該クリー
ニングブレード１１４の先端で前記吐出口面に付着した
異物やインク滴をクリーニングできるように構成されて
いる。

【００４４】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中で熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を
行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置に
於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００４５】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なうものが好ましい。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。

【００４６】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
置されている吐出エネルギ発生手段である電気熱変換体
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
形成出来るため、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４４６３３
５９号明細書、同第４３４５２６２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。

【００４７】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にも本
発明は有効である。

【００４８】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
構成を有するものにおいても本発明は有効である。

【００４９】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録可能である記録媒体の最大
幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、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。

【００５０】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。

【００５１】又、本発明のインク容器を使用した記録装
置に、記録ヘッドに対する回復手段や予備的な補助手段
を付加することは、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。

【００５２】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で
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。

【００５３】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。

【００５４】さらに加えて、本発明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、リーダ等と組
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採るものであってもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明は上述の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。

【００５６】可動壁と容器本体内面の摺動面の摩擦力を
小さく設定しても、可動壁が倒れるおそれがなくなると
ともに、前記摩擦力が小さいので、可動壁の始動圧が小
さくなり、微小な圧力変化に対応した負圧制御が可能と
なり、筆記具や記録装置の信頼性が向上する。

【００５７】また、可動壁に凹部を設けたものは、容器
本体内に吐出口を開閉するための開閉手段を設けた場合
であっても、前記凹部に前記開閉手段が収納された状態
となり、その分だけインクの使用率を向上することがで
きる。

【００５８】本発明のインク容器と記録ヘッドとを接合
させた記録ヘッドユニットにおいては、インク容器を大
きくすることなくインク容量を多くすることができる。
また、このためこのような記録ヘッドユニットを搭載す
る装置においてもキャリッジの大型化に伴う装置の大型
化をなすことなく安定した記録を長期間行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のインク容器の模式断面図である。

【図２】第１実施例の可動壁の拡大断面図である。

【図３】第１実施例の動作の説明図であって、（Ａ）は
容器本体の中央部まで可動壁が移動した状態を示す模式
断面図、（Ｂ）は容器本体の最も吐出口寄りに可動壁が
移動した状態を示す模式断面図である。

【図４】他の実施例の可動壁を示し、（Ａ）は第２実施
例、（Ｂ）は第３実施例、（Ｃ）は第４実施例の可動壁
をそれぞれ示す模式拡大断面図である。

【図５】他の実施例の可動壁を背ぶた側から見た模式図
である。

【図６】インク容器内の可動壁の動作、負圧の状態を示
し、（Ａ）はインク容器内に気泡が入っていない状態を
示す説明図、（Ｂ）はインク容器内に気泡が入っている
状態を示す説明図である。

【図７】本発明のインク容器を用いたインクジェット記
録装置の一例を示す斜視図である。

【図８】従来のインク容器を示し、（Ａ）はＯリングを
有する可動壁をもつものの模式断面図、（Ｂ）はダイヤ
フラム状の可動壁を有するものの模式断面図である。

【符号の説明】

１容器本体２背ぶた３排出口４，１４，２４，３４、４４可動壁４ａ，１４ａ，２４ａ，３４ａ胴部４ｂ，１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂシール部４ｃ，１４ｃ，２４ｃ，３４ｃ，４４ｃ突起部４ｄ，２４ｄ，３４ｄ底壁４ｅ突出部５ボール６押えばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175 B43K 7/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】容器本体と、該容器本体内面に案内され
て少なくともインクの消費に応じて変動する圧力変動を
打ち消す方向に前記容器本体内を移動する可動壁と、を
備え、その内部にインクが収容されたインク容器におい
て、前記可動壁は、前記容器本体内面との気密を保持するた
めの気密保持部と、該気密保持部と間隔をおいて備えら
れ、前記可動壁が移動するに際して前記容器本体内面に
対して倒れた状態となることを防止するために設けられ
た倒れ防止部と、を備えたことを特徴とするインク容
器。
【請求項２】倒れ防止部は、インク容器本体内面との
間で気密性を有している請求項１記載のインク容器。
【請求項３】容器本体内面と可動壁との間にインク非
相溶性物質を介在させた請求項１または２記載のインク
容器。
【請求項４】インク非相溶性物質の少くとも一部を気
密保持部と倒れ防止部の間の空間部に介在させた請求項
３記載のインク容器。
【請求項５】可動壁が、弾性材料で一体に形成された
請求項１乃至４項のいずれか１項記載のインク容器。
【請求項６】可動壁の少くとも移動可能な方向の一方
の面に凹部を形成した請求項１乃至５項のいずれか１項
記載のインク容器。
【請求項７】収容されたインク内に気泡を混在させた
請求項１乃至６項のいずれか１項記載のインク容器。
【請求項８】収容されたインク内に弾性部材を混在さ
せた請求項１乃至６項のいずれか１項記載のインク容
器。
【請求項９】請求項１乃至８項いずれか１項記載のイ
ンク容器を備え、前記インク容器の排出口と連通された
液路を有し、前記液路に設けられた吐出エネルギ発生手
段によりインクを吐出させる吐出部を有する記録ヘッド
を備えた記録ヘッドユニット。
【請求項１０】請求項９記載の記録ヘッドユニットを
搭載するキャリッジと、吐出エネルギ発生手段に電気信
号を供給する手段と、記録ヘッドに対向するように被記
録媒体を搬送するための搬送装置を備えた記録装置。