JP3227296B2

JP3227296B2 - インクタンク

Info

Publication number: JP3227296B2
Application number: JP00987794A
Authority: JP
Inventors: 敏彦氏田; 靖夫小▲瀧▼; 昌彦日隈; 理佐藤; 剛折笠; 博志杉谷; 淳日南
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: EP0665109B1; CA2141395A1; JPH07214789A; DE69503263D1; CA2141395C; EP0665109A2; EP0665109A3; US5815184A; DE69503263T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクタンク、特に筆記
具やインクジェット記録装置、複写機またはファクシミ
リなどの記録装置において記録剤として使用されるよう
なインクを貯蔵するためのインクタンクに関する。

【０００２】

【背景技術】液体インクを記録として用いるインクジェ
ット記録装置などの液体噴射記録装置においては、近年
小型化が求められてきており、図１に示すような記録装
置ＩＪＲＡのプリンタキャリッジＨＣ上に記録手段とし
ての記録ヘッドと液体貯蔵容器としてのインクタンクを
有する記録ユニットＩＪＣを配置したものが実用化され
ている。

【０００３】この記録ユニットの構成としては、記録ヘ
ッドとインクタンクを一体化したもの、また、記録ヘッ
ドとインクタンクとを分離できるようにして、インク切
れ時にインクタンクのみを交換するタイプのものが提案
されている。

【０００４】前述の交換可能型の記録ユニット、もしく
はインクタンクを用いる場合には、記録ヘッド部のみら
ずインクタンクの容積も設計上制限されることになる。

【０００５】しかしながら、記録もしくは印刷すべき記
録情報に対して記録手段が必要とするインクの使用量は
装置の大きさに関係なく一定であるから、制限された容
積をいかに有効に使用するかが問題となる。そのために
は充填されたインクの使用効率を可能な限り高めていく
ことが必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】前述したインクタ
ンクには、インクを保持する手段としてスポンジなどに
代表される連泡多孔質部材が従来より広く採用されてき
た。これは、多孔質部材自身が毛細管力を有しており、
空孔の大きさや多孔質部材の圧縮率を変えることによ
り、記録ヘッドにおいて要求される圧力バランスを保つ
ためのインク保持力を広範囲に設定できるためである。
これにより、安定したインク供給が保証されると共に、
タンク構造を単純にできるため、比較的廉価に製造可能
となる。

【０００７】毛細管力でインクを貯留する多孔質部材
は、数多く存在するが、内部の空間は互いに連通する必
要があり、また多孔質部材が収納される構造部材の内容
積に対する空間率が高いほど効率が高い。この点で、い
わゆるスポンジ（連泡）はインク貯留部材として優れて
おり、その有効空間率は７０％前後に達する。特に、樹
脂材料スポンジは広い分野に応用され、各種材料が市販
されているため、材料単価が安い点でも優れている。

【０００８】一方、記録ヘッドに正確な記録を行わせる
ためには、記録ヘッドにおけるインクの水頭圧を大気圧
より低くする必要があるが、一般に、多孔質部材のイン
ク保持力を用いて０ｍｍＡｑ〜１５０ｍｍＡｑ程度大気
圧よりも低くしている。実際には、インクタンクから外
部へのインク漏出を防ぐために３０ｍｍＡｑ以上低くす
ることが望ましい。

【０００９】この圧力バランスを多孔質部材の毛細管力
で達成させるためには、貯留するインクの種類にもよる
が、１インチあたりのセル数（空孔の数）が１５０個／
ｉｎｃｈ程度の細密な毛細管構造が必要である。

【００１０】しかし、樹脂スポンジ等において発泡のプ
ロセス上、空孔径を小さく作ることは非常に困難であ
り、仮に製造しても桁違いのコストアップになってしま
うことから、図２に示した方法でインクタンク内に多孔
質部材を挿入する。まず、図２（ａ）に示した１インチ
あたりの空孔３の数が４０個／ｉｎｃｈ程度の通常構造
の多孔質部材２を、図２（ｂ）に示したように４〜５倍
に圧縮（総体積を１／４〜１／５とする）した後、この
圧縮した多孔質部材２を図２（ｃ）に示したようにイン
クタンク１中に挿入する。この方法を用いることで、前
述のセル数１５０個／ｉｎｃｈという要求を満たしてい
た。

【００１１】図３は、前述の方法等を用いてインクタン
クに多孔質部材を正しく圧縮して挿入した場合の模式図
であり、圧縮の状態を格子にて表現している。１はイン
クタンクであり、２は多孔質部材、４はインクタンク内
部に貯留されたインクを記録ヘッド等に導出するための
インク導出口である。５は大気連通口であり、６は気液
交換のためのリブである。ここで、８は貯留されたイン
クを外部へ導出するためのインク導出管であり、インク
導出口近傍の多孔質部材２を押圧し変形させることによ
り圧縮率の勾配をつけ、インク集中を発生させて使用効
率向上を促進している。

【００１２】図３に示したように圧縮の勾配に局所的な
偏りがなければ、インクタンク１内部に貯留されたイン
クの分布状態は均一であり、この状態で前述の記録ヘッ
ド側のインク導出管８が挿入されたときに、所望の圧縮
率の勾配が形成されるので、インク量が減ってもインク
が途切れることはなく、インクは圧縮率が高くなってい
るインク導出管８側に向かって均等に消費されていく。

【００１３】しかし、多孔質部材を圧縮しながらの挿入
は、インクタンク製造工程の中で最も時間がかかる上、
精密に設計された組立機の準備を必要とするため、イン
クタンクのコストはまだ高すぎる。更に、多孔質部材を
均一に圧縮挿入することが困難なため、局所的に圧縮率
の高い部分が形成される可能性が高い。この場合、多孔
質部材中の圧縮率の高いところにインクが偏ることにな
り、使用可能なインクの量が実質的に減ってしまう。

【００１４】発明者の実験では、同じインクタンクケ−
スに同じ設計のスポンジを同じ装置で挿入した場合で
も、挿入速度やわずかなスポンジ寸法誤差、あるいはス
ポンジのシワの入り方により、高い確率で、圧縮ムラが
発生することがわかった。この場合のインク使用効率は
極端な例では均一に圧縮された場合の５０％も満たな場
合もあった。

【００１５】図４は、図３と同一な構造のインクタンク
であるが、前述したとおり構成部材の加工精度や組立精
度等により、多孔質部材２がインクタンク１に偏って装
填された場合を示した模式図である。多孔質部材２は図
中Ａで示した圧縮率が異常に高くなっている部分を有し
ているため、インク導出管近傍だけでなく、Ａで示した
部分にもインクが集中し、インク供給経路が途切れる原
因となり、インクタンク内にインクをの残留させてしま
うことになる。

【００１６】また、図５にインクタンクに過度の衝撃を
加えた場合の例を示す。この場合、インクタンク中のス
ポンジは衝撃の方向にズレ、この結果圧縮率分布の偏り
が生じる。これはスポンジのズレが衝撃の後戻らないた
めである。さらに内部のインクも慣性により移動し、内
部でインク流路の切断が発生する可能性もある。

【００１７】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたも
のであり、上記課題を解決すると共に、廉価で制作しや
すく、かつ供給性能の安定したインクタンクを実現する
ことを目的としたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、記録手段に供給されるインクを貯留する
インクタンクにおいて、該インクタンクは複数の多孔質
部材を有し、該複数の多孔質部材は、他の複数の多孔質
部材にのみ隣接する多孔質部材と、他の多孔質部材と前
記インクタンクの内壁の双方に隣接する複数の多孔質部
材とからなることを特徴とするインクタンクを提供する
ものである。

【００１９】

【作用】複数の小さなインク保持用の多孔質部材を使用
するため、単一の多孔質部材を圧縮挿入した場合にみら
れる異常変形や、圧縮分布の偏りを引き起こすことはな
い。

【００２０】また、インク容器内部に配されたインク保
持部は、細分化された多孔質部材からなるので、衝撃等
の外的変化にも容易に変形して対応可能である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づき詳細に説明す
る。

【００２２】（第１実施例）本発明の第１実施例を図６
に示す。本実施例では、多孔質部材を収容するインク収
容部として交換型インクタンクを用いている。図６
（ａ）において、１１はインクタンク、２０はインクジ
ェット記録ヘッドであり、相互に分離可能である。イン
クタンク１１の内部には、インクジェット記録ヘッド２
０の煙突状のインク導出部に配置されたフィルタ２１と
相互に密着することで、相互の毛細管力でインク流路を
形成する圧接体１９があり、ここでは細い繊維束を集合
したものを使用している。

【００２３】そして、１２は多孔質部材であり、インク
タンクの内容積に比して小さく成形される。この多孔質
部材１２は、インクタンク内に複数設けられ、相互に押
圧するように充填される。そして、図６に示すようにイ
ンクタンク内部の中央領域に配される多孔質部材は他の
複数の多孔質部材にのみ隣接し、インクタンクの内壁近
傍に配された複数の多孔質部材は、他の多孔質部材とイ
ンクタンクの内壁の双方に隣接する。

【００２４】この多孔質部材１２の大きさ及び形状は、
インク容器内部の全内壁間において複数装填することが
可能であれば良い。以下、多孔質部材１２を本発明にお
いてスポンジセルもしくはフレーク多孔質部材と称す
る。

【００２５】インクタンクは、容器内部に外部から空気
を取り入れるための大気連通口１５があり、インクが含
浸されたスポンジセル１２の空気との界面の圧力は大気
圧と等しい。スポンジセル１２が十分小さければ、イン
クタンク１１内部の入り組んだ部位（図６（ａ）におけ
るＢ領域）にも隙間なく充填することができる。

【００２６】従って、任意の内部形状を有するインクタ
ンクに対し、空隙を形成することなく多孔質部材により
インクを保持できるため、空隙部にインクが溜まること
によるインク漏れ等を効果的に防止することができる。

【００２７】また、各スポンジセルは構造的に独立して
いる結果、ほぼ均等に圧縮応力を受け、各スポンジセル
が持つ毛細管力も同様に均等である。ただし、図６
（ｂ）に示したようにスポンジセル１２相互に圧接した
境界（図中Ｃ部）は圧縮応力が集中する部位であり、毛
細管力が高くなっているが、インクタンク内に小さくか
つ均等に分布しているため、性能上支障ない。

【００２８】前記圧接体１９と複数個のスポンジセル１
２が密着することにより、インクの外部との流路が確保
される。この場合、圧接体１９近傍のスポンジセル１２
の毛細管力は、他の部位のスポンジセル１２よりも大き
くなる様に調整することで、よりインクの使用効率を向
上することができる。ただし、スポンジセル１２の毛細
管力は圧接体１９の毛細管力よりも大きくなってはなら
ない。

【００２９】ここで、圧接体１９の代わりに、図６
（ｄ）に示したように十分毛細管力をもつ部材（例えば
フィルタ２２などをスポンジセル１２に押し当てる）を
使ってもよい。

【００３０】インクタンク１１には、外気を各スポンジ
セル１２に十分に供給し、安定したインク供給を可能と
するために大気連通口１５と直結した空気流路が形成さ
れる。本実施例では、インクタンク内壁に一体的にリブ
１６を複数列形成させることにより、空気通路を確保し
ている。

【００３１】前述のように、スポンジセル１２はインク
タンク１１内部の形状に関わらずインク容器内部に相互
に圧縮された状態で充填されるため、複数の隣接したリ
ブ１６の間に入り込む可能性がある。

【００３２】ここで、スポンジセル１２が圧縮された状
態での形状によっては、リブ１６とスポンジセル１２と
の間に空気流路が確保されるが、より確実に空気流路を
形成させるために、図６（ｃ）に示したようにリブ１６
間に形成された流路幅ｄは圧縮されたスポンジセルの大
きさＤ（短径部）よりも小さく設定することが望まし
い。

【００３３】図７において従来の構造のインクタンクと
図６に示した第１実施例における、インクタンク内部の
インク使用に伴うインクの分布状態を比較説明する。図
７（ａ）及び（ｃ）は、従来のインクタンク内部のイン
ク分布を示す概略図であり、図７（ｂ）及び（ｄ）は、
本実施例のインクタンク内部のインク分布を示す概略図
である。

【００３４】ここで、図７（ａ）及び（ｃ）は、各々イ
ンクタンク内部に十分インクが貯留されている初期状態
を示す。図７（ａ）に示したように、単一の多孔質部材
を用いた場合には、多孔質部材の毛細管力は、単一の多
孔質部材１２内に分布するインクと外気との界面（図中
Ｅ）において発生する。

【００３５】インク界面Ｅの形状は、各界面の毛細管力
が均等になる様に自然に形成される。このとき、前述し
たように従来の単一の多孔質部材１２を用いているた
め、多孔質部材２の内部では圧縮率の分布が不均一とな
り、インク界面は入り組んだ形となる。しかし、図７
（ａ）に示したようにインク量が多い場合は問題ない。

【００３６】一方、図７（ｂ）に示した本実施例のイン
クタンクでは、スポンジセル１２の毛細管力はほぼ等し
いので、インク界面はスポンジセルを単位として形よく
形成される。

【００３７】次に、図７（ｃ）及び（ｄ）にインクがあ
る程度消費された場合の状態を示す。図７（ｃ）は、単
一の多孔質部材を用いた場合のインク分布を示す。多孔
質部材２の圧縮状態が不均一で、局所的に圧縮率の高い
部分が偏在していると、この圧縮率の高い部分にインク
が集中する。その後、インク消費に伴って内部のインク
量が減少するときに、インク供給経路が分断され圧縮率
が高いところにインクが残留する。

【００３８】これらの残留インク９は、外部へ導出可能
なインク７と連通することはできず、従ってインクタン
ク１は交換しなければならなくなる。

【００３９】一方、図７（ｄ）に示したように、本実施
例の細分化された多孔質部材１２を充填した構成のイン
クタンクにおいては、インクタンク内部のインク分布は
均等であるため、インク消費に伴ってインクが残留する
ようにインク供給経路が分断されることはなく、常に高
いインクの使用効率が保証される。

【００４０】図８において本実施例のインクタンクに衝
撃を加えた場合の挙動を従来の例と比較して説明する。
図８（ａ）及び（ｃ）は従来のインクタンク内部の多孔
質部材の充填状態を示し、図８（ｂ）及び（ｄ）は本実
施例を用いたインクタンク内部の多孔質部材の充填状態
を示す。

【００４１】図８（ａ）及び（ｂ）は初期状態の各々の
インクタンクに対し、落下による衝撃等により図中下方
向に外力を加えた場合、本発明を用いたインクタンク１
２も従来のインクタンク１同様インクを含み重くなった
多孔質部材は瞬間的に衝撃方向（図中矢印Ｙ方向）に力
を受ける。このとき、衝撃を受けたインクタンク外壁と
反対方向に位置する内壁に対し多孔質部材は離間した状
態となる。

【００４２】次に、図８（ｃ）及び（ｄ）に外力を受け
た後の各々のインクタンク内部の多孔質部材の充填状態
を示す。図８（ｃ）に示したように、従来のインクタン
クでは、例えば図中矢印Ｆで示したように、インクタン
ク内壁面とその内壁面に対向する多孔質部材２の面全体
との間で高い摩擦力が生じるため、多孔質部材２全体の
位置は容易に元に戻らない。

【００４３】一方、本発明を用いたインクタンクでは、
内部に収容されている多孔質部材は細分化されているの
で、内壁面に対向している多孔質部材１２より内側の多
孔質部材は、移動しやすく、即座に多孔質部材が、例え
ば図中矢印Ｚ方向に復元し、衝撃により多孔質部材が離
間して形成された空間を埋めることができる。

【００４４】さらに、従来の単一の多孔質部材を用いた
場合には衝撃によりインク分布が偏る可能性があるが、
本実施例に示した構成のインクタンクを用いれば、イン
クが含浸された小さな多孔質部材１２が移動するので、
インクの分布状態も、初期状態と同様な状態にまで復元
する。

【００４５】（第２実施例）図９は、前述したスポンジ
セル１２を記録ヘッドとインクタンク一体型の記録ユニ
ットに用いた場合を示す。４０は記録ヘッド、４１はイ
ンクタンク、４２は大気連通口部、１６は気液交換用の
リブである。本実施例においても、記録ヘッドへのイン
ク供給管４３がインクタンク４１内に突出した形態を採
用し、記録ヘッド部へのインク供給を促進するように、
圧縮率の勾配を形成させている。

【００４６】本実施例においても、第１実施例と同様に
インクタンク内にスポンジセル１２を充填する構成を採
っているので、多孔質部材の局所的な圧縮率の偏りが生
じることはなく、外部からの衝撃等によるインク分布へ
の影響もない。

【００４７】（第３実施例）図１０に、本発明の第３実
施例を示す。

【００４８】前述した実施例においては、インクタンク
内壁面に設けられたリブを用いて空気流路を確保してい
たが、本実施例では、さらに安定したインク供給を行う
ために、大気連通管３１を設けて、インクタンク中央部
に大気を容易に導入可能としている。この大気連通管３
１には、複数の内部開口３２が設けられており、インク
タンク内のスポンジセルに対してより確実に大気が導入
されるため、インクタンク内壁近傍にのみ大気を導入す
る場合と比較して、インク消費に伴うインクタンク内部
への大気導入が容易となり、インク供給量の変動を防止
できる。

【００４９】さらに、リブ構造のみの場合に比べ、空気
流路閉塞の可能性も低減するので、インクタンク内部全
体にわたってスポンジセル１２におけるインクと空気と
の置換が抵抗なく行われ、インクジェット記録ヘッドへ
インクをスム−スに供給できることになった。従って、
さらにインク使用効率を改善することができる。

【００５０】（その他の実施例）前述した各実施例にお
いて、スポンジセルの形状は球形に近いものとしていた
が、これに限るものではない。図１１に本発明に使用可
能な細分化された多孔質部材の他の例を示す。

【００５１】図１１（ａ）はスポンジセルを直方体形状
とした一例を示す。図１１（ａ）において、多孔質部材
の辺の長さは、ａ≒ａ’、ｂ≒ｂ’、ｃ≒ｃ’である。
このようなサイズの規格化は、球形にした場合と同様
に、製造上の管理が行いやすく、また性能もより安定し
ている。

【００５２】また、図１１（ｂ）に示したように、形状
が異なるものを用いることもできる。この場合、製造装
置の規格等の面から、ある程度大きさと材質をそろえる
ことが望ましい。一方、細分化されたスポンジセルを製
造する場合に、元となる多孔質部材の形状を任意にとる
ことが可能であり、さらに元の多孔質部材をすべて使用
することが可能である。また、例えば他目的で使用する
ために任意の形状の多孔質部材を切り出した後の多孔質
部材を使用することも可能である。従って、インクタン
ク製造時の製造コストを低減することができる。

【００５３】本発明は、インクジェット記録装置のイン
クタンクに好適に用いられるが、これ以外にも、液体を
保持する液体容器に用いることが可能であり、例えば、
記録用紙ではなく布等に画像等を印刷するいわゆる捺染
に用いられる捺染用インクの保持容器にも用いることが
できる。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
を用いることにより、インクタンク内部の形状に依存す
ることなく、内部全体に多孔質体を充填することが可能
であり、空隙を形成することなく多孔質部材によりイン
クを保持できるため、空隙部にインクが溜まることによ
るインク漏れ等を効果的に防止することができる。

【００５５】また、インクタンク内部に収容された多孔
質体の圧縮率を均質もしくは所望の圧力勾配を形成する
ことができ、局所的に圧縮率の高い部分がないので、イ
ンクの供給経路を分断されることはなく、高いインク使
用効率を保証することができる。

【００５６】さらに、落下等による外力がインクタンク
内部の多孔質体やインクに働いても、インクタンク内部
における多孔質体の移動自由度が高いために、間隙等が
形成されたとしても容易に初期状態に復元可能である。
従って、インクの分布状態も、初期状態と同様な状態に
まで復元するので、使用効率も高いまま維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置の概略図

【図２】従来のインクタンクへの多孔質部材挿入工程を
示す概略図

【図３】単一の多孔質部材を用いた場合の正しい多孔質
部材圧縮分布状態を示す概略図

【図４】単一の多孔質部材を挿入した場合の従来の多孔
質部材圧縮分布状態を示す概略図

【図５】単一の多孔質部材を用いたインクタンクが衝撃
を受けた場合の多孔質部材充填状態の概略図

【図６】（ａ）本発明における第１実施例を示す概略図（ｂ）図６（ａ）のＸ部の拡大図（ｃ）図６（ａ）におけるＡ−Ａ’断面概略図（ｄ）本発明における第１実施例を示す概略図

【図７】本発明のインクタンクと従来のインクタンクの
インク分布を示す概略図

【図８】本発明のインクタンクと従来のインクタンクの
多孔質部材の衝撃前後の内部挙動

【図９】本発明における第２実施例を示す概略図

【図１０】本発明における第３実施例を示す概略図

【図１１】本発明におけるその他の実施例を示す概略図

【符号の説明】

１単一の多孔質部材を収納したインクタンク２単一の多孔質部材３空孔４インク導出口５大気連通口６リブ７インク８インク導出管９残留インク１１インクタンク１２多孔質部材（スポンジセル）１４インク導出口１５大気連通口１６リブ１９圧接体２０記録ヘッド２１フィルタ２２フィルタ３１大気連通管３２内部開口４０記録ヘッド４１インクタンク４２大気連通口部４３インク供給管

フロントページの続き (72)発明者佐藤理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)発明者折笠剛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)発明者杉谷博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 (72)発明者日南淳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７−217797（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録手段に供給されるインクを貯留する
インクタンクにおいて、該インクタンクは、複数の多孔質部材を有し、該複数の多孔質部材は、他の複数の多孔質部材にのみ隣
接する多孔質部材と、他の多孔質部材と前記インクタン
クの内壁の双方に隣接する複数の多孔質部材と、からな
ることを特徴とするインクタンク。
【請求項２】前記インクタンクは内壁に複数のリブを
有し、該複数のリブの間隔よりも前記多孔質部材は大き
いことを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
【請求項３】前記インクタンクは、貯留されたインク
を外部へ導出するためのインク導出部を有し、前記多孔質部材は前記インク導出部より小さいことを特
徴とする請求項１に記載のインクタンク。