JPH03136862A

JPH03136862A - インクジェットヘッドカートリッジ及び該カートリッジを搭載したインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH03136862A
Application number: JP27447489A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kurata; 満蔵田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-10-22
Filing date: 1989-10-22
Publication date: 1991-06-11
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2675877B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野Ｊ本発明は、インクを吐出して記録媒体に画像の記録を行
なう、記録ヘッド部と、前記記録ヘッド部にインクを供
給するタンク部とを一体に構成したインクジェットヘッ
ドカートリッジと該カートリッジを搭載するキャリッジ
を備えたインクジェット記録装置に関する。

〔背景技術〕

本発明が発明されるに当たっての背景となったインクジ
ェットカートリッジの斜視図を第７図に示す。６０はイ
ンクを収納するインクタンク、ｌはインクジェットヘッ
ドでありインクタンク６０にはめこまれている。インク
は多孔質体６２と共にインク充填部６．Ｏａに充填され
、不図示の連絡通路を通じてインクジェットへラド１へ
と供給される。３はインクジェットヘッド１に設けられ
ている吐出口であり、本体側からの画像信号を受はイン
ク滴を記録材へと吐出する。５は本体と電気的接続を行
なうコネクタ部である。タンク６０の一部には小室６０
ｃが配置してあり、タンク内のインク充填部６０ａと連
通溝６０ｂを通じて連通している。小室の一部には大気
連通孔６０ｄがあり、画像形成でインクが排出されるに
従いこの大気連通孔６０ｄからエアーが流入する構成と
なっている。６１はフタであり、インク充填部６０ａと
小室６０ｃのシールを行なっている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかしながら、前述の例ではインク充填部６０ａとタン
ク外部とを隔てる小室６０ｃと大気連通孔６０ｄの長さ
が短かく、長時間放置するとインクが蒸発するという解
決すべき課題があった。

本発明は、前述の課題を解決するために提案されたもの
であり、細くて長い管状の大気連通孔をタンクに形成す
るという簡単な構成で、インク蒸発の少ないインクジェ
ットヘッドカートリッジを提供することを目的とするも
のである。

また、上述のように優れた特性を示すインクジェットヘ
ッドカートリッジを搭載して記録特性に優れたインクジ
ェット記録装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段１本発明は、前述の目的を達成するために提案されたもの
であって、インクを吐出する記録ヘッド部と、前記イン
クを貯蔵するタンク部と、該タンク部を大気連通状態と
するための大気連通口と、を備え、前記タンク部を大気
連通状態とすることでタンク内部のインクを記録ヘッド
部に供給できるインクジェットカートリッジであって、
前記大気連通口の外部開口部と内部開口部との連通路を
前記タンク部の厚み方向の長さより長くしたことを特徴
とする。

また本発明は、インクを吐出する記録ヘッド郡部を大気
連通状態とするための大気連通口と、を備え、前記タン
ク部を大気連通状態とすることでタンク内部のインクを
記録ヘッド部に供給できるインクジェットカートリッジ
であって、前記大気連通口の外部開口部と内部開口部と
の連通路を前記タンク部の厚み方向の長さより長くした
インクジェットヘッドカートリッジと、該カートリッジ
を搭載して走査可能に設けられたキャリッジと、を備え
たことを特徴とする。

このように細く、長い管状の大気連通孔を構成すること
によりインクタンク内のインクの蒸発を極めて少ないも
のとすることができる。

〔実施例Ｊ以下、図面を用いて発明の一実施例を説明する。

第２図は本発明を適用した実施例である。

図において、記録ヘッドｌを備えたカートリッジＣを着
脱可能に装填するためのキャリッジ２は、操作レール１
１に摺動自在に載置され、一方３０に対して直角方向に
走査を行ない画像を記録する。このキャリッジ２の走査
に従い、記録ヘッド１（画像情報に応じてインク液滴を
形成するための１、複数個の電気熱変換体（図示せず）
を有している）の複数個の噴射ノズル３から、タンク１
３より供給されたインク粒子を画像情報に応じて吐出さ
せ、記録媒体３０に文字や図形などの画像を記録する。

そして記録媒体３０は、送りローラ１５・１６・１７・
１８によって画像記録に応じて順次搬送され画像記録を
行う。なおＣはインクジェットカートリッジで、後述す
る通り記録ヘッド１とインクタンク１３を有して、キャ
リッジ２に装填可能である。

ここで記録ヘッドｌは、その突き当て面１ａ、及び不図
示の他の突き当て面をキャリッジ２の突き当て面２ａ、
及び不図示の他の突き当て面に当接、加圧され、位置決
めされる構成となっている。すなわち、保持部材４０に
係号する押しビン１０により、噴射ヘッド１に加圧が加
わり、噴射ヘッドｌの突き当て面１ａがキャリッジ２の
突き当て面２ａに突き当たり、噴射ヘッド１のキャリッ
ジ２に対する水平方向の位置決めがなされる。又、押し
ビンｌＯと、噴射ヘッド１との不図示の加圧面は斜面で
構成されているので、その分力により噴射ヘッドｌの突
き当て面１ｃがキャリッジ２の突き当て面２ｃに同時に
突き当たり、噴射ヘッド１の高さ方向の位置決めが成さ
れる。なお１０ａはコイルバネで、押しビン１０を押圧
する。

一方、保持部材４０には、信号線束４を介して本体から
の画像信号を伝える本体コネクタ６が取り付けられてい
てカートリッジＣ側へヘッドコネクタと脱着可能である
。

従って保持部材が右方に移動する事により、押しビン１
０はその係止部１０ａが保持部材４０と突き当たり、記
録ヘッドの加圧を解除すると同時に、カートリッジコネ
クタ５と本体コネクタ６が離脱してカートリッジＣを開
放する構成となっている。

タンク１３の内部には、多孔質部材又は繊維状部材から
なるインク吸収体５１が収納されインクが充填されてい
る。この部材５１により、カートリッジに振動又は衝撃
が加わっても、内部のインクの容易な移動を妨げるので
、インクの突出や印字への悪影響を防ぐことができる。

インクはタンク１３下部の連絡流路１ｇを通じて噴射ノ
ズル３へと供給され、ヘッドコネクタ５で受ける本体か
らの画像記録信号に従ってインク滴を選択的に記録媒体
３０へと吐出させ、画像を記録する。

１３ｂはタンク内部に構成された小室で、−時的にタン
ク内部より流出する少量のインクを保持し、タンク外部
へ流出しないようになっている。

１３ｃは大気連通孔でインクの供給によるタンク内イン
ク量の減少に従い、外気からのエアーをタンク内部へと
導く。

第３図は本発明の実施例の記録ヘッド解放時の詳細図で
ある。

記録ヘッドｌの解放状態では、コネクタホルダー４０は
右方（矢印入方向）へと移動する。この移動時に、記録
ヘッド１はラフガイド２ｅに突き当たり、移動が規制さ
れるので、本体コネクタ６とへラドコネクタ５は接合が
離れ記録ヘッド１の加圧を解除し、記録ヘッド１を位置
決め状態から解放する。

図に示す通り、記録ヘッドｌのへラドコネクタ５と本体
コネクタ６との接合が離れ、押しビン１０も記録ヘッド
ｌから離れると、タンク１３の上面に突出した把手１３
ａを持つ事により矢印方向に着脱が可能となる。

第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図は、本発明のインクジェ
ットヘッドカートリッジの概略を示す斜視図である。

これらの図において、１４はフタでタンク１３と超音波
溶着等でタンク接合面１３ｄを接合し、密封する事でイ
ンクジェットカートリッジのタンク部を構成する。タン
ク１３のフタ１４との接合面１３ｄ（斜線で表示）の一
部には、第１ｃ図に示されるように、凹状の大気連通溝
１３ｅが、小室１３ｂ側の内部開口部１３ｆとタンク外
部側の外部開口部１３ｇとを連通ずるように形成されて
いて、タンク１３とフタ１４が接合する事により大気連
通孔１３ｅを形成するようになっている。

この実施例では大気連通孔１３ｅを形成する溝をタンク
１３側に形成する例を示したが、第１ａ図のようにフタ
１４側に大気連通溝１４ａを形成しても良いし、第１ｂ
図のようにタンク１３とフタ１４の両方に大気連通溝１
３ｅ、１４ａを形成しても良い。これは以下に述べる他
の実施例においてすべて同様である。

ところで、上述の大気連通孔１３ｅは、特にその管径が
細く、且つ内部開口部１３ｆと外部開口部１３ｇとの連
通路を前記タンク部の厚み方向の長さより長く形成され
ている。このように、管径を細く、連通路長を長（する
ことにより、インクタンク内のインクの蒸発に対して非
常に優れた効果が発揮される。その際の管径としては、
あまり細すぎる場合には大気連通孔の形成が困難となり
、また余り太い場合にはインクの蒸発を抑制する効果に
欠けることになることから、直径Ｏｏｌ乃至２ｍｍ程度
の範囲とすることが好ましく、本例においては１ｍｍと
されている。一方、連通路長としては、管径との兼ね合
いによりインクの蒸発を抑制する効果を十分に発揮する
ことが出来る範囲とすることがこのましいが、インクタ
ンクの厚みより長いことがより好ましい。また、特に連
通路長が長い場合にはその上限については規定すること
が難しい。本例のような構成のインクタンクにあっては
、実用上例えば１０乃至１５０ｍｍの範囲内とすること
が好ましく、本例では２９ｍｍとされている。

第４図は他の実施例で、大気連通孔溝な屈曲させて形成
した例である。このように大気連通孔溝な屈曲させる事
で大気連通孔部を小さなスペースにまとめる事も可能で
ある。

第５図はさらに他の実施例であり、小室をタンク部の中
央付近に配置した場合の例である。小室２０と連通する
連通孔２０ａと渦状に形成された大気連通孔溝２０ｂの
一端とが接続してる。又、フタ１４には大気連通孔溝２
０ｂの他端２０ｃに対応する部分に連通穴１４ａ（外部
開口部）が形成されていてタンク１３とフタ１４が接合
した時に外気と連通ずるように構成されている。

第６図は第５図の実施例の断面図で、タンク小室２０は
インクを保持する吸収体５１と連通しており、又、小室
の中央付近には連通孔２０ａがある。従って外気とタン
ク内部とは、小室２０、連通孔２０ａ、大気連通孔溝２
０ｂ、連通穴１４ａを介して連通ずるように形成されて
いる。

本例のように、インクタンクの中央部に小室２０を形成
して、さらにその空間内の中央領域に、大気連通孔の内
部開口部を形成するとともに、連通路を渦巻き状として
構成とすることにより、大気連通孔の長さを非常に容易
に長（形成することができる。

ところで本実施態様例においては、小室２０は、タンク
を構成する一方の側壁から他方の側壁にまで及ぶ隔壁に
よって構成されており、タンク内の略中央領域に設けら
れている。

すなわち、本実施態様で用いたインクジェットヘッドカ
ートリッジＣのインクタンク１３は、たて（インク吐出
方向に相当する方向）方向５０ｍｍ、よこ（インク吐出
方向と直交する方向）方向６５ｍｍ、厚み（キャリッジ
走査方向に相当する方向）方向１５ｍｍの内容寸法を有
しており、隔壁はたて方向においては側壁から上下とも
１８．５ｍｍ、よこ方向においては側壁から左右とも２
４．５ｍｍ離間した領域に、たて方向１３ｍｍ、よこ方
向１６ｍｍの外形寸法の略長方形の空間として形成され
ている。

これを容積としてとらえると、小室の容積が２ｃｃ小室
２０を除いたインクタンク容積が４３ＣＣである。

本実施態様例では、小室２０は、上述のような寸法もし
くは容積として形成されているが、これに限られること
はなく、例えば、インクタンクの容積に対してｌ／１０
ないし１１５０好ましくはｌ／１５ないし１／４０．よ
り好ましくはｌ／２０ないしｌ／３０程度の容積を有す
るような空間としての形成されればよい。

この小室２０の占める空間があまり大きい場合には、イ
ンクタンク１３内に充填され得るインク容量が少な（な
ってしまい、あまり小さい場合には、小室２０内に環境
状態の変化等の原因で入り込んだインクによって満され
てしまい小室２０内に形成された大気連通孔２１からイ
ンクが外部にもれてしまうおそれがあるため、上述のよ
うな範囲とされることが好ましい。

一方、小室２０内に形成された大気連通孔２１は、小室
２０によって形成された空間内の略中心領域に大気連通
孔の内側開口部１３ｆが位置するように略筒状として構
成される突状部材によって形成されている。

本実施態様例においては、インクタンクの厚みが１５ｍ
ｍであるため、大気連通孔先端開口部２１ａは側壁から
７．５ｍｍの領域に形成されている。

また、大気連通孔の口径は本実施例にあってはφ２ｍｍ
として形成されており、連通路の径は、１ｍｍである。

この大気連通孔と渦巻き状の連通路との合計長さは、本
例においては３６．５ｍｍとして形成されている。

このように、大気連通孔の内側開口部１３ｆを小室２０
の空間内の中心領域に位置するように設けているため例
えば、周囲環境等の変化により小室２０内にインクが進
入した場合であっても、インクジェットヘッドカートリ
ッジＣの放置の向きにかかわらず、インクがタンクの外
部にもれ出すことがないとともに、インクの蒸発も十分
抑制される。

以上説明したインクジェットヘッドカートリッジにおい
て、インクは吸収体に含まれているが、その吸収体は、
とくに記録ヘッドへのインク流入口付近において高密度
に圧縮されている構成であることが好ましい。このよう
にすることで、インクタンク内のインクが残り少な（な
った場合であっても良好に、記録ヘッドへのインク流入
口に導かれるので、タンク内のインクをすべて使い切る
ことができる。また、物流などのさいにあっても、イン
ク流入口付近にインクを満たしておけるため初期使用時
にインクが吐出されないといったトラブルもなくなる。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブル
ジェット方式の記録ヘッド、記録装置に於いて、優れた
効果をもたらすものである。

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４７４０７９６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を印加することによ
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、結果的にこの駆動信
号に一対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来る
ので有効である・この気泡の成長、収縮により吐出用開
口な介して液体（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４３１
３１２４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。

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４４５９６００
号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。

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。

又、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、キャビング手段、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ことも安定した記
録を行なうために有効である。

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。

〔発明の効果〕

以上のようにインクタンク構成部材の接合面の片側、又
は両側にタンク内部と外部とを連結する溝を形成し、こ
のインクタンク構成部材を接合する事で、インクタンク
部を大気連通状態にする大気連通Ｊ孔を形成するように
構成する事により、インクタンク構成部材の一部分で細
く長い大気連通孔を形成できるので簡単な構成で、かつ
コンパクトにインク蒸発の少ないインクジェットカート
リッジを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図は本発明にかかるのイン
クジェットヘッドカートリッジの一構成例の概略を示す
分解斜視図、第２図は本発明にかかるインクジェット記録装置の一例
を示す概略断面図、第３図は本発明にかかるカートリッジの着脱を示す概略
図、第４図は本発明にかかるインクジェットヘッドカートリ
ッジの他の構成例を概略的に示す分解斜視図、第５図は本発明にかかるインクジェットヘッドカートリ
ッジのさらに他の構成例を概略的に示す分解斜視図、第６図は第５図に示すインクジェットヘッドカートリッ
ジの断面図、第７図は背景技術となったインクジェットヘッドカート
リッジを概略的に示す分解斜視図である。ｌ・・・記録ヘッド１３・・・タンク１３ｃ・・・大気連通孔１４・・・フタ２０・・・小室５１・・・吸収体１３６１：Ｊｅ、き／３（２：把きＺＯ１小Ｉ／３ｅ：大、資〜運１創乙）午

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インクを吐出する記録ヘッド部と、前記インクを
貯蔵するタンク部と、該タンク部を大気連通状態とする
ための大気連通口と、を備え、前記タンク部を大気連通
状態とすることでタンク内部のインクを記録ヘッド部に
供給できるインクジェットカートリッジであって、前記大気連通口の外部開口部と内部開口部との連通路を
前記タンク部の厚み方向の長さより長くしたことを特徴
とするインクジェットヘッドカートリッジ。
（２）前記大気連通口を構成する連通路は、その一部領
域を前記タンクを構成する部材の接合により形成されて
いる事を特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘ
ッドカートリッジ。
（３）前記大気連通口を構成する連通路は、その一部領
域を屈曲して構成した事を特徴とする請求項１又は２の
いずれかに記載のインクジェットヘッドカートリッジ。
（４）前記大気連通口は、その長さが１５ｍｍ乃至１５
０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１、２又は
３のいずれかに記載のインクジェットヘッドカートリッ
ジ。
（５）前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して液滴
を吐出エレメントから吐出させて記録を行なうバブルジ
ェット方式のヘッドであることを特徴とする請求項１に
記載のインクジェットヘッドカートリッジ。
（６）インクを吐出する記録ヘッド部と、前記インクを
貯蔵するタンク部と、該タンク部を大気連通状態とする
ための大気連通口と、を備え、前記タンク部を大気連通
状態とすることでタンク内部のインクを記録ヘッド部に
供給できるインクジェットカートリッジであって、前記
大気連通口の外部開口部と内部開口部との連通路を前記
タンク部の厚み方向の長さより長くしたインクジェット
ヘッドカートリッジと、該カートリッジを搭載して走査可能に設けられたキャリ
ッジと、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。