JPH03136867A - インクタンクおよびインクジェットカートリッジならびにインクジェット装置 - Google Patents

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） 本発明は、インクジェットヘッドとインクタンクとを一
体型としたインクジェットヘッドカートリッジおよびそ
れが装着されるインクジェット装置並びにインクタンク
に関する。

（従来の技術） 従来、インクジェット記録装置等の液体噴射記録装置で
は、所定量のインクを有するインクカートリッジを交換
してインクを補充する方式のものが一般的であったが、
インクジェット記録ヘッド自体のコストが低い場合には
所定量のインクタンクとヘッドとを一体化したヘッド・
インク一体カートリッジ方式が採用されている。こうし
た記録装置では、インクタンクとヘッドとを一体化する
ことにより所定の記録量ごとに確実かつ自動的に記録ヘ
ッドを更新できるので、常に良好な記録品位を維持する
ことが可能となる。また、万が、記録品位が低下するよ
うなトラブルが生じても、心臓部であるインクジェット
記録ヘッド自体を容易に交換できるので、記録装置のダ
ウンタイムを短くすることが可能である。更に、インク
補給のさいに生ずる異物混入の危険も回避できるという
メリットがある。

ところで、このようなヘッドと一体型のインクカートリ
ッジでは、インクを貯蔵し吐出部にインクを供給するイ
ンクタンクが設けられているが、インクタンクとしては
次の機能的条件が最低限必要である。

■インクの漏洩を防止する ■インクの蒸発を防止する ■所定量のインクを貯蔵し、吐出部に安定して供給する ■吐出部における吐出を阻害しない そこで、こうした機能的条件をほぼ満足するインクタン
クとして、インク袋方式のものや、インクタンク内部に
インク吸収体を設け、吐出部のインクに対して負圧を生
じさせておくようにした吸収体方式のものが知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上述のインク袋方式では、■の条件に関し
て吐出部に対するインクの水頭圧による吐出阻害を避け
る為に、ヘッドとインクタンクとの相対位置関係等に構
成上の制約が生ずる他、取扱上の問題から、インク袋と
は別にそれを囲むケースが必要となるなど、コスト上の
問題がある。一方、インクによる水頭圧が吐出の阻害を
及ぼさないようにした吸収体方式のものでは、インクの
消費にともなうインクタンク内のインクの減量や、イン
クタンク内の空気の温度変化にともなうインクタンク内
の圧力変化等に対応するために、外気とインクタンク内
とを連通ずるための通気孔として大気連通口が設けられ
るのが一般的であるが、■の条件であるインクの蒸発が
大気連通口から行なわれ易く、この状態で長期間放置し
た場合には、インクの蒸発にともなう弊害が生ずる。

例えば、安全性の面で有利なことから多用されている水
系インクでは、その主・成分が一般に水と染料と不揮発
性溶剤などで構成されているが、水等の揮発性成分が蒸
発減量してゆくと、インク自体の成分組成比率が大幅に
変化し、紙上での定着性能や濃度などの記録特性に影響
を及ぼし、さらには吐出部でのインクの粘度上昇などに
よる目詰まりが生じたりする。また、インクタンク自体
のインクの有効使用量が減少するので、経済上の不都合
も生ずる。特にこうした蒸発にともなう弊害は、小容量
のインクタンクあるいはヘッド・インクタンク一体型カ
ートリッジはど、蒸発にともなう組成変化やインク自体
の減量の弊害が大ぎな問題となる。

本発明の目的は、上述したような従来の問題点に着目し
、その解決を図るべく、インクの蒸発を長期にわたって
抑制することができ、記録特性を安定して持続させるこ
とのできるヘッドユニットとインクタンクとが一体型の
インクジェットヘッドカートリッジ並びにそのインクタ
ンクを提供することにある。

本発明の他の目的は、そのようなインクジェットヘッド
カートリッジを具えたインクジェット装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明のインクジェット
ヘッドカートリッジは、インクを吐出するために利用さ
れるエネルギーを発生するエネルギー発生体を具えたイ
ンク路を有するインクジェットヘッドユニットと、前記
インク路に供給されるインクを貯留すると共に内部を大
気に連通させるための通気口が配されており、前記イン
クジェットヘッドユニットと一体的に設けられているイ
ンクタンクと、を具備し、該インクタンクの内部空間か
ら前記通気口に管状の連通路が延在されているインクジ
ェットヘッドカートリッジであって、前記インクタンク
の内部空間には、インクの吸収体が配設されている領域
と空気が満たされている領域とが形成されており、前記
空気が満たされている領域から前記通気口を通る大気の
連通路には、多孔性部材が配設されていることを特徴と
するものである。

さらに本発明のインクタンクは、インクを貯留すると共
に内部空間を大気に連通させるための通気口が配設され
ているインクタンクであって、前記内部空間にはインク
の吸収体が配設されている領域と空気が満たされている
領域とが形成されており、前記空気が満たされている領
域から前記通気口を通る大気の連通路には、多孔性部材
が配設されていることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明のインクジェット装置は、インクを
吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネル
ギー発生体を具えたインク路を有するインクジェットヘ
ッドユニットと、前記インク路に供給されるインクを貯
留すると共に内部を大気に連通させるための通気口が配
されており、前記インクジェットヘッドユニットと一体
的に設けられているインクタンクと、を具備し、該イン
クタンクの内部空間から前記通気口に管状の連通路が延
在されているインクジェットヘッドカートリッジであっ
て、前記インクタンクの内部空間には、インクの吸収体
が配設されている領域と空気が満たされている領域とが
形成されており、前記空気が溝たされている領域から前
記通気口を通る大気の連通路には、多孔性部材が配設さ
れているインクジェットヘッドカートリッジと、当該イ
ンクジェットヘッドカートリッジを載置するための載置
部材とを具えたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、多数の細孔を有する多孔性部材の通気
抵抗によりインクの蒸発が抑制されるもので、特に通気
口と空気が満たされている内部空間領域との間に管状の
連通路を設けることによってその流体抵抗と相持って相
異なる効果が得られ、従来に比して、長期にわたり、安
定した記録特性を記録装置に持続させることができる。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１Ａ図および第１８図は本発明を適用したインクジェ
ット記録装置のキャリッジに搭載可能なヘッド・インク
タンク一体型カートリッジの例を示す。これらの図にお
いて、１００はカートリッジ１０１の記録ヘッドユニッ
ト、１０２はその記録ヘッドユニット１０１のインク吐
出機能にかかわる部材で構成されている吐出部、１０３
は吐出部１０２にインクを供給する供給タンク部である
。吐出部１０２はその吐出面１０４に配列された複数の
吐出口１０４＾と、各吐出口１０４＾にインクを導く不
図示の液路、液路に配設された電気熱変換体等の吐出エ
ネルギ発生素子、各液路に連通ずる供給液室を有する。

また、１０５はカートリッジ！０！に組込まれたインク
タンク、１０Ｂはその蓋部材、１０７はインクタンク１
０５内に装填されたインク吸収体であり、インク吸収体
１０７は多孔質材または繊維等で形成されており、イン
クが含浸される。更にまた、インクタンク１０５にはそ
のインク吸収体１０７の一方の側端部に沿って中空室（
以下でバッファ室という）１０８が形成されていて、こ
のバッファ室１０８と外部との間に通気口１０９が穿設
してあり、更にこの通気口１０９を塞ぐ形で、多数の細
かい気孔を有する多気孔部材１１０が配設されている。

なお、多気孔部材１１０は数１０μｍ程度の孔径を有す
るスポンジ状のものが好ましく、これらの孔から得られ
る実質的な開口面積が約１００μｍ程度確保されること
が望ましい。また、撥水性材料で形成されることがより
好ましく、それによって、水分を仮に吸収しても気孔が
ふさがれることがないようにすることができる。

第２Ａ図はこのようなヘッド・インクタンク一体型カー
トリッジ、すなわち使い捨て型カートリッジによる記録
ヘッド（以下で単に記録ヘッドという）！Ｏ１を搭載し
たインクジェット記録装置の一例を示し、１１１は記録
ヘッド１０１を搭載したキャリッジ、１１２は記録ヘッ
ド１０１をキャリッジ１１１に位置決めした状態で固定
するための押え部材、１１３はキャリッジ１１１上の不
図示のコネクタに接続され、吐出部１０２に記録データ
に従って吐出信号を供給するフレキシブルケーブルであ
る。なお、キャリッジ１１１に対する記録ヘッド１０１
の位置決めは、例えば、図示されてないが、記録ヘッド
１０１に設けた係止孔をキャリッジ１１１側の係止突起
に係合させることにより実施される。

このようにして記録ヘッド１０１を搭載したキャリッジ
１１１は不図示の駆動手段により案内軸１１４に沿って
移動され、その移動中にプラテン１１５によって保持さ
れる被記録材（以下で記録シートという）１１６上に吐
出部１０２の吐出口１０４＾からインクが吐出されて記
録が行われる。なお、１２０は記録ヘッド１０１の吐出
部１０２が第２＾図で左方のホームポジション近傍に移
動されてきたときに、吐出面１０４に当接または近接し
て吸引ポンプ１２１によりインクを吐出口１０４＾から
吸引し、回復動作を行うキャップ部材である。第２Ｂ図
はこのようにして記録ヘッド１０１の吐出部１０２にキ
ャップ部材１２０が当接され、回復動作が行われるとき
の状態を示す。

再び、第１八図および第１Ｂ図に戻り、周囲の温度変化
等環境によるインクの保存状態の変化によって吐出口や
インクタンクの大気連通孔からインクが洩れないように
するためにバッファ室１０８と更にバッファ室１０８の
通気口１０９の周りに多気孔部材１１０を設けたが、い
ま、このように構成したインクタンク１０５において環
境温度が高温になったとすると、インク吸収体１０７に
含浸されているインクの体積が膨張するが、その膨張分
のインクはバッファ室１０８に滲出するだけで、通気口
１０９を介して外部に導かれることなく、バッファ室１
０８内に貯留され、また、環境温度が平常温度に戻るに
従って滲出したインクは再度インク吸収体１０７に吸収
される。

また、通気口！０９は記録時や回復動作時に吐出口ＩＱ
ＪＡから吐出されるインクの消費量に応じて空気をイン
クタンク１０５内に取込む役目をなす外、インクタンク
１０５内のインクが保存環境の変化等により増減するの
に対応してタンク内の圧力変動を防止する。しかして、
本例ではこの通気口１０９の周りに多気孔部材１１Ｇを
設けたことによって、実質的に通気口１０９の開口面積
を絞った形となり、また、通気口１０９がインクに接し
てインク詰りする虞もなく、通気抵抗が増すことによっ
てインクタンク１０５内のインク蒸発を抑制することが
できる。なお、本実施例では多気孔部材１１０を開口１
１１＾を有する室１１０内に収容するようにしたが、多
気孔部材１１０の形態が自体で保たれるのであれば必ら
ずしも室１１Ｇを設ける必要はない。

第３図に、本実施例による通気口からの蒸発防止効果に
ついて具体的な数値をもって示した。

同図においてインクの蒸発が促進される環境条件として
気温４０℃湿度３０％の環境下で、第２Ｂ図に示したよ
うに吐出部１０２をキャップ部材１２０で覆い、カート
リッジのインクタンクにはタンク外壁に１φ■の大気連
通口を設けたもの（比較例１）と、本実施例のひとつと
して気孔の径が約２０μｍ、実質的には０．３ｍｍ径相
当の開口面積に相当する気孔を具えたウレタン連続気孔
体を多気孔部材１１０として用いたもの（実施例１）と
の蒸発量を示した。

同図で明らかなように、実施例１では、比較例１に較べ
て１７１０以下の蒸発量にすることができ、インク蒸発
にともなう不吐出などの障害を極力抑制することができ
た。なお本実施例に用いたインクは、下記の組成による
。

ジエチレングリコール（ＤＥＧ）１５％、エタノール５
％、黒染料３％、水７７％ このインクは、水及びエタノールが蒸発するが比較例の
ように過度に蒸発した場合は、ＤＥＧと染料の比率が増
大して、記録シート上での定着不良や濃度等の記録特性
に影蕾し、更には吐出部１０２でのインクの粘度上昇な
どによる目詰まり等の問題を生ずる。本実施例では、初
期インク量を４０ｇとしており、若干の蒸発によるイン
クの組成変動があっても実用上の問題は生ぜず、高品位
の記録特性が維持できた。又、インク有効使用量の減少
による、ランニングコスト上の不都合も少なくすること
ができた。

第４Ａ図および第４Ｂ図は本発明の第２の実施例を示す
０本実施例は、通気口１０９の外部に細孔を有するフィ
ルタ状の細孔部材１１２を設けたもので、本例の場合、
通気口１０９の口径はｌａｗφであるのに対して、細孔
部材１１２の方は２０μ■×２０μＩの細孔が約２００
個はど形成されており、実質的な開口面積として約３０
０μ＠　ｘ　　３ＱＯμｍ程度が確保されている。１１
３は細孔部材１１２を通気口１０９０周りに保持するた
めの保持部材である。

本実施例によっても第１の実施例と同様な効果のあるこ
とを確認した。本実施例の場合は、従来型の通気口を具
えたカートリッジ式インクタンクの外側に細孔部材を設
けるだけの簡単な構成であるために、大した費用をかけ
ずにすみ、しかもインクの蒸発を防止する大きい効果が
得られる。なおまた、本実施例では細孔部材１１２に０
．２ｍｍ厚さのものを用いたが、１１ｍ厚さのものを用
いた場合には更にインクの蒸発効果の高いことを確認し
た。

また、細孔部材１１２としては１枚に限らず複数枚を重
ね合わせるようにしてもよく、この場合は、１枚ごとに
設けられる細孔の大きさが１枚の場合より大きくてもよ
い。更にまた、細孔部材１１２に撥水性を持たせるか、
撥水性材料で形成することにより、万一、インクがバッ
ファ室１０８に充満し、通気口１０９から溢出しかかる
ようなことがあってもその撥水効果によりこれを防止す
ることができる。

ここで、比較例として１．０ｍ＋ｍφの通気口のみを具
えたインクタンクと上述の実施例による細孔部材１１２
を通気口の外側に具えたインクタンクとに第１実施例の
場合と同じ組成のインクを用いて蒸発量および記録特性
を比較実験した。なお、この場合、初期のインク収容量
を３０ｃｃとし、環境温度３０℃、湿度２０％の環境で
それぞれを１ケ月および３ケ月放置して得られた結果を
表１に示す。

（以下余白） これらの結果かられかるように本実施例による試験結果
においては、はとんどインクの蒸発もなく、組成比の変
化もなかった。当然、放置前の各種条件とのテスト比較
を行なった結果もほとんど変わらず良好なものであった
。

備考１・・・ここで反射濃度は、ＩＣｌ１１角にベタ印
字した際にマクベス反射濃度計により測定したものであ
る。

備考２・・・定着性は、あるタイプの紙（普通紙）に１
ｃｍ角のベタ印字を行ない、所定時間の後、シルボン紙
を転写紙として用い所定の圧により、こすった後の引き
ずり跡の有無により判定した。

備考３・・・発−性とは、各吐出口１０４Ａから吐出開
始後、次に正常に吐出するまでの限界時間（秒）である
。

備考４・・・固着性とは、１５℃、１０％の環境の元で
カートリッジから抽出した各インクを キャピラリー管の中に入れ、６０℃、５％のオーブンに
放置し、流動性がなくなるまでの時間（ｈｒｓ、）であ
る。

備考５・・・印字品位は各種パターンの入った印字記録
を行ないその際の品位を評価したものである。

備考６・・・不吐出発生率は、前記のパターンを、所定
のモードで印字耐久した際に、−枚中にちょっとした不
吐出の跡が確認された場合、それを−枚として発生率を
調べたものである。

第５Ａ図および第５Ｂ図は本発明の第３の実施例を示す
。本実施例は、中空のバッファ室２０８をインク吸収体
１０７のほぼ中心部近傍に設け、このバッファ室２０８
のほぼ中心部からタンク壁を貫通させて、大気連通管２
０９を設け、大気連通管２０９の外気への開口すなわち
通気口２０９＾に細孔部材１１２を装着するようにした
ものである。２１Ｏは細孔部材１１２をタンク壁の孔周
りに固定するための保持部材である。

このように構成したインクタンク１０５においては、大
気連通管２０９の一方の端部をバッファ室２０８の中心
部付近に向けて突出させているので、連通管２０９の口
にインクが回り込むことがなく、また、連通管２０９の
他方の通気口２０９＾に細孔部材１１２を設けるように
しているので、大気連通管２０９の内径を殊更に細くす
る必要がない、また、本実施例によれば大気連通管２０
９自体の有する通気抵抗と、その通気口２０９＾に設け
た細孔部材１１２の有する通気抵抗との相乗効果により
、タンク内のインクに対して優れた蒸発防止効果が得ら
れるのみならず、細孔部材１１２を設けたことによって
大気連通路へのごみの浸入を防止することができ、ごみ
話りの抑制効果が得られる。

なお、本実施例ではバッファ室２０８をインク吸収体１
０７のほぼ中心近傍に設けたが、その位置は必らずしも
中心近傍に限られるものではなく、インクの体積増加に
対して十分これを収容する容量があり、かつ、十分に長
い大気連通路が形成されるように構成されるものであれ
ばどのような位置に設けられてもよい。

更にまた、細孔部材１１２に先の実施例と同様に撥水性
を持たせることは好ましいことで、また、細孔部材１１
２を設ける代りに、大気連通管２０９の管内に第１実施
例で述べたような多気孔部材を装填してもよく、あるい
は、大気連通管２０９に多気孔部材を装填した上その通
気口２０９＾に細孔部材１２０を設けるようにしてもよ
いことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、タンク内部
空間および通気口に関連して形成される大気連通路に多
数の通気性細孔を有する部材を設けたことによってイン
クの蒸発を抑制することができ、それによって、装置に
良好な記録特性を維持させるのに貢献すると共に、ラン
ニングコストの低減を図ることができる。

また、タンク内部空間にインク吸収体を設けてその中央
部近傍に空気が満たされる領域を配設し、この領域と通
気口との間に連通路を設けて、この連通路に多孔性部材
を配設するようにすれば、連通路と多孔性部材との相乗
効果により一層インクの蒸発を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は本発明の第１実施例の構成を
模式的に示す斜視図および断面図、第２Ａ図および第２
Ｂ図は第１実施例によるインクタンクを装着したインク
ジェット記録装置の記録状態およびキャッピング状態を
それぞれ示す斜視図、 第３図はインクタンクのインク蒸発特性を示す特性曲線
図、 第４＾図および第４Ｂ図は本発明の第２実施例の構成を
模式的に示す斜視図および断面図、第５＾図および第５
Ｂ図は本発明の第３実施例の構成を模式的に示す斜視図
および断面図である。 １００・・・記録ヘッドユニット、 １０１・・・カートリッジ、 １０２・・・吐出部、 １０３・・・供給タンク部、 １０４・・・吐出面、 １０４＾・・・吐出口、 １０５・軸インクタンク、 １０６・・・蓋部材、 １０７・・・インク吸収体、 １０８．２０８・・・バッファ室、 １０９．２０９Ａ・・・通気口、 １１０・・・多気孔部材、 １１】・・・室。 １１２・・・細孔部材、 ２０９・・・大気連通管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出するために利用されるエネルギーを発
   生するエネルギー発生体を具えたインク路を有するイン
   クジェットヘッドユニットと、前記インク路に供給され
   るインクを貯留すると共に内部を大気に連通させるため
   の通気口が配されており、前記インクジェットヘッドユ
   ニットと一体的に設けられているインクタンクと、を具
   備し、該インクタンクの内部空間から前記通気口に管状
   の連通路が延在されているインクジェットヘッドカート
   リッジであつて、 前記インクタンクの内部空間には、インクの吸収体が配
   設されている領域と空気が満たされている領域とが形成
   されており、 前記空気が満たされている領域から前記通気口を通る大
   気の連通路には、多孔性部材が配設されていることを特
   徴とするインクジェットヘッドカートリッジ。 ２）前記空気が満たされている領域は、前記内部空間の
   周辺部に位置しており、前記連通路は管によって形成さ
   れてい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。 ３）前記空気が満たされている領域は、前記内部空間の
   ほぼ中心部に位置す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。 ４）前記エネルギー発生体は、前記エネルギーとして熱
   エネルギーを発生する電気熱変換体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。 ５）インクを貯留すると共に内部空間を大気に連通させ
   るための通気口が配設されているインクタンクであって
   、前記内部空間にはインクの吸収体が配設されている領
   域と空気が満たされている領域とが形成されており、前
   記空気が満たされている領域から前記通気口を通る大気
   の連通路には、多孔性部材が配設されていることを特徴
   とするインクタンク。６）前記空気が満たされている領
   域は、前記内部空間の周辺部に位置しており、前記連通
   路は管によって形成されていることを特徴とする請求項
   ５に記載のインクタンク。 ７）前記空気が満たされている領域は、前記内部空間の
   ほぼ中心部に位置することを特徴とする請求項５に記載
   のインクタンク。 ８）インクを吐出するために利用されるエネルギーを発
   生するエネルギー発生体を具えたインク路を有するイン
   クジェットヘッドユニットと、前記インク路に供給され
   るインクを貯留すると共に内部を大気に連通させるため
   の通気口が配されており、前記インクジェットヘッドユ
   ニットと一体的に設けられているインクタンクと、を具
   備し、該インクタンクの内部空間から前記通気口に管状
   の連通路が延在されているインクジェットヘッドカート
   リッジであって、 前記インクタンクの内部空間には、インクの吸収体が配
   設されている領域と空気が満たされている領域とが形成
   されており、前記空気が満たされている領域から前記通
   気口を通る大気の連通路には、多孔性部材が配設されて
   いるインクジェットヘッドカートリッジと、当該インク
   ジェットヘッドカートリッジを載置するための載置部材
   と を具えたことを特徴とするインクジェット装置。 ９）前記インクタンクの内部空間に、前記連通路の前記
   通気口とは逆の側の開口の周辺部を除いて、インクの吸
   収体が配設されていることを特徴とする請求項８に記載
   のインクジェット装置。 １０）前記開口の周辺部は、前記内部空間のほぼ中央部
   に位置することを特徴とする請求項８に記載のインクジ
   ェット装置。 １１）前記エネルギー発生体は、前記エネルギーとして
   熱エネルギーを発生する電気熱変換体であることを特徴
   とする請求項８に記載のインクジェット装置。 １２）前記載置部材は、前記インクジェットヘッドカー
   トリッジを載置して往復移動を行うキャリッジであるこ
   とを特徴とする請求項８に記載のインクジェット装置。