JPH05338196A

JPH05338196A - インク注入方法およびその装置

Info

Publication number: JPH05338196A
Application number: JP4147299A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Sasaki; 敏明佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1992-06-08
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】インクタンク一体型記録ヘッドカートリッジ
に対してのインク注入時間を減少させるとともに、空気
の残留なくカートリッジ内にインクを充填する。【構成】インクタンクＡと記録ヘッドＢとを一体に結
合させた後に、吐出口を所定の部材２７により閉塞し、
三方切換弁１２を切換えてインクタンクＡと真空ポンプ
１６とを接続させ、カートリッジ内を真空状態とする。
その後、三方切換弁１２を切換えてインクタンクＡと注
入すべきインクを収容したタンク２０とを接続させ、真
空吸引によりインク注入を行う。これにより注入時間が
短縮するとともに、タンクＡへのインク注入後にヘッド
Ｂを結合する際に生じる当該結合部等の空気残留も生じ
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドと該ヘッドに対するインク供給源をなすインクタン
クとを一体に結合させてなるインクタンク一体型記録ヘ
ッドカートリッジ（以下ヘッドカートリッジと称す）
に、記録剤であるインクを注入するインク注入方法およ
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヘッドカートリッジにおいて、イ
ンクタンク部内にポリエーテル型ポリウレタンフォーム
等のインク吸収部材である発泡体を収納し、これをイン
ク貯留用に使用したものがある。つまり、ヘッドカート
リッジの一部であるインクタンク内に発泡体を配置し、
該発泡体にインクを含浸させることにより、インクをイ
ンクタンク内に貯えることができる。記録ヘッドは、通
常、液路形成部材、吐出口、インク吐出に利用されるエ
ネルギを発生するための発熱素子等のエネルギ発生素
子、これらに関連した駆動素子等を備えており、さらに
所謂シリアルプリンタ形態のインクジェットプリンタの
キャリッジ（キャリア）に着脱可能とされているものも
ある。そして、プリンタ本体等に設けたマイクロプロセ
ッサ等の制御手段による制御の下、駆動素子を駆動して
エネルギ発生素子を作動させると、発泡体中からヘッド
に供給されているインクは吐出口からインク滴として吐
出され、シリアルプリンタにあっては上述のキャリッジ
を往復移動させながらインク滴を紙、フィルム等の記録
媒体（以下記録紙、または単に紙ともいう）に付着させ
ることにより、一連の印字（記録）がなされるものであ
る。

【０００３】従来、上述したインクタンク内にインクを
供給してこれを発泡体に含浸させるために用いられるイ
ンク注入装置は、予めインクを収容するインク収容タン
ク、吸入口が該インク収容タンクに接続された液体ポン
プおよび該液体ポンプの吐出口に接続され、ヘッドに結
合すべきインクタンクに接続可能な注入器等から構成さ
れていた。そして、インク注入の際には、注入器をイン
クタンクに接続した後、液体ポンプを起動することによ
り、インク収容タンク内のインクを強制的にインクタン
ク内に圧入して導き、該インクを発泡体に吸収させた後
に記録ヘッドとインクタンクとを組立て、記録ヘッドの
吐出口より吸引動作を行うことにより記録ヘッド内にも
インクを導入する方式をとっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
注入装置は、液体ポンプ（インクポンプ）により直接イ
ンクをインクタンク内に圧注するものなので、インク注
入工程に多大な時間を要し、量産性に劣るという問題点
がある。また、インク注入工程の際、空気が気泡として
発泡体中に存在したり、また、記録ヘッドとインクタン
クとを組みつける際に吸収部材である発泡体と記録ヘッ
ドとの間に空気溜りが生じ、記録ヘッド内のエネルギ発
生素子の近傍に空気の混入が生じると、吐出口からイン
ク滴が適正に吐出されず、すなわちインクの吐出不良が
発生することになる。このような場合、例えばプリンタ
本体に設けた回復装置を用いて吐出口からインク等を記
録ヘッド外へ強制的に排出するという回復動作を行う必
要があり、該回復動作の回数の増加に伴って記録に供さ
れないインク量が増加し、すなわちインクの浪費が著し
くなり、その分本来可能であるはずの記録媒体の記録枚
数が減少するという問題点もある。

【０００５】本発明は、インク注入工程に要する時間を
著しく短縮して量産性に優れるとともに、また回復動作
の頻度が少なくしてインクの浪費も少なくし、結果的に
記録媒体の記録可能数枚を増加できるインク注入方法お
よびその装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインク注入方法は、インクを吐出するため
の吐出口を有した記録ヘッドと該記録ヘッドに供給すべ
きインクを収納するためのインクタンクとを結合し、こ
れらの内部を真空状態とした後に、インクを注入するこ
とを特徴とする。

【０００７】なお、本発明にいう真空状態とは後に問題
となる空気残留が生じない程度の真空状態であれば足
り、適切な減圧状態を含むものとする。

【０００８】他方、上記インク注入方法に直接使用する
発明のインク注入装置は、記録ヘッドとインクタンクと
のインクを吐出するための吐出口を有した記録ヘッドと
該記録ヘッドに供給すべきインクを収納するためのイン
クタンクとの結合体に対してインクを注入する装置であ
って、前記結合体に対し注入すべきインクを収容したイ
ンク収容部材と、前記結合体の内部を排気して真空状態
とするために用いられる真空ポンプと、前記真空ポンプ
に接続された第１接続部材と、前記インク収容部材に接
続された第２接続部材と、前記インクタンクに接続され
るタンク接続部材と、該タンク接続部材と前記第１接続
部材または前記第２接続部材との切換え接続を行わせる
切換え手段と、前記記録ヘッドの前記吐出口周辺を覆
い、その内部にスペースを形成する部材とを具えたこと
を特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明方法においては、記録ヘッドおよびイン
クタンク内の空気を吸引してそれらの内部を真空状態と
したのち、真空吸引により記録ヘッドおよびインクタン
ク内にインクを供給すると、インクがインクタンク内に
充填（タンク内に吸収部材を有するときはその吸収部材
に吸収）されると同時に、記録ヘッドの吐出口先端まで
インクが供給される。

【００１０】また、本発明の装置においては、インクタ
ンクにタンク接続部材を接続し、同時にスペース形成部
材によって吐出口付近を押さえてから、三方切換弁等の
切換手段によってタンク接続部材と第１接続部材を連通
させるとともにタンク接続部材と第２の接続部材とを遮
断させる。こののち、真空ホンプを起動することにより
インクカートリッジ内の空気等がタンク接続部材、三方
切換弁および第１接続部材を介して外部へ排出されてイ
ンクタンク内、記録ヘッドおよび上記スペース内の圧力
が減少する。そして、例えばその圧力が所定の値に達し
た後、すなわちインクカートリッジ内が真空状態になっ
た後、三方切換弁を切換えてタンク接続部材と第１接続
部材を遮断させて真空ポンプへの吸引経路を遮断させる
とともにタンク接続部材と第２接続部材とを連通させ
る。すると、インクタンク等の内部圧力とインク収容部
材内の圧力との差に起因する真空吸引によりインク収容
部材内のインクが第２接続部材、三方切換弁およびタン
ク接続部材を介してインクタンク内に供給（タンク内に
吸収部材を有しているときは該部材に発泡体に吸収）さ
れる。また、記録ヘッドの吐出口を通り上記スペースに
までインクが注入されることになる。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は本発明のインク注入方法の実施に直
接使用するインク注入装置の一例の構成図を示す。

【００１３】図１において、記録ヘッドと結合し、ヘッ
ドカートリッジの一部をなすインクタンクＡの容器内体
積（容量）よりも大きな体積を有する撥水性の発泡体
（図示せず）は、インクタンクＡ内に収容されており、
記録ヘッドＢは従来のものと同様に液路形成部材、吐出
口、素子等のエネルギ発生素子、およびこれらに関連し
た駆動素子等を備えている。

【００１４】このインクタンクＡの上方には、液位計２
２および内部にインク中継トレイ（インク受け）２１を
有し、かつインクＣを予め収容するインク収容タンク２
０が配設されている。そして、インクタンクＡと、イン
ク中継トレイ２１が設けられたインク収容タンク２０の
部位とは、ノズル口１２ａが形成されたインク供給ノズ
ル２６（図２（ａ）参照）を有する電磁式三方切換弁１
２および第２の配管である配管２を介して接続されてい
る。

【００１５】この配管２は、図２（ａ）に示すように、
２つの接続口、すなわち第１の接続口１２ｂおよび第２
の接続口１２ｃを有するダイアフラム式三方切換弁１２
の第２の接続口１２ｃに接続されている。上述のダイア
フラム式三方切換弁１２のノズル口１２ａはインクタン
クＡに接続可能である。またダイアフラム式三方切換弁
１２は、２つの電磁ソレノイド２５ａ，２５ｂを有し、
ハウジング１２ｆ内にダイアフラム弁１２ｄ，１２ｅが
設けられている。また、供給ノズル２６はハウジング１
２ｆに螺着されている。ソレノイド２５ａに通電を行う
とダイアフラム１２ｅが図２（ａ）中左方向に移動し
て、第２の接続口１２ｃとノズル口１２ａとが連通す
る。また、いずれのソレノイド２５ａ，２５ｂにも通電
を行わないと全閉の状態になる。

【００１６】インク収容タンク２０の設置位置は、イン
クタンクＡのインク供給口Ａ１とインク収容タンク２０
のインク取出し口２０ａの高低差がｈで、インク取出し
口２０ａの位置がインク供給口Ａ１のそれよりも高い方
が好ましく、通常このｈは、注入時間の短縮および装置
の大型化の防止という理由で１００ｍｍ〜１０００ｍｍ
の範囲が好ましい。なお、配管２とダイアフラム式三方
切換弁１２の圧力損失は５０〜９５０ｍｍＨ₂ Ｏになる
ようにそれぞれのサイズが設定されている。ノズル口１
２ａの内径は１〜５ｍｍφに設計され、インクタンクＡ
との接触部分であるノズル口１２ａの外面の一部位をゴ
ム等のシール材でライニングするとよい。本実施例で
は、硬度６０°〜９０°のＮＢＲ１２ｇがライニングさ
れており、気密性および耐久性において好適であった。

【００１７】一方、液位計１４を有する中空円柱形のク
ッションタンク１３は、配管３を介してダイアフラム式
三方切換弁１２の第１の接続口１２ｂに接続されてお
り、さらに配管４、窒素冷却器１５、配管５、二方切換
弁１７および配管６を介して真空ポンプ１６の吸入口１
６ａに接続されている。またヘッドＢの吐出口に接続さ
れる予備注入スペース形成部材２７には圧力センサ２７
ａが設けられており、圧力センサ２７ａによりインクタ
ンクＡ内の圧力を検出かつ表示でき、インクタンクＡの
ひび割れ等の損傷によるリークを検知できる。なお、配
管３，４，５，６により第１の配管系が構成され、真空
ポンプ１６の排出口１６ｂは配管７を介して外気に通じ
ている。

【００１８】一方、第１および第２の保持タイマを有す
る制御部２３は、予め所定の真空圧力値（ここでは１０
Ｔｏｒｒ）が設定されており、圧力センサ２７ａで検出
されるインクタンクＡ内の圧力が設定された前記真空圧
力値に達すると、第１の保持タイマに設定された設定時
間（ここでは５秒）後、ソレノイド２５ｂに通電してノ
ズル口１２ａと第２の接続口１２ｃとを連通させるとと
もに、ノズル口１２ａと第１の接続口１２ｂとを遮断さ
せる。ついで、制御部２３は、第２の保持タイマに設定
された設定時間後、ソレノイド２５ｂに通電してダイア
フラム式三方切換弁１２を切換え、ノズル口１２ａと第
１の接続口１２ｂとを連通させるとともに、ノズル口１
２ａと第２の接続口１２ｃとを遮断させる。この制御部
２３にはブザー２４等の報知手段が接続されており、制
御部２３は、第１の保持タイマに設定された設定時間中
に圧力センサ１９ａで検出される圧力が所定の値を越え
るとブザー２４を作動させることによりリークを検知で
きる。

【００１９】なお、制御部は図３につき後述する処理手
順を実行するＣＰＵ、その処理手順に対応したプログラ
ムその他の固定データを格納するＲＯＭ、および作業用
のＲＡＭ等を有し、ソレノイド２５ａ，２５ｂ、ブザー
２４の駆動を制御するほか、窒素冷却器１５、ポンプ１
６，１８および三方切換弁１９等の駆動を制御する。

【００２０】上述の窒素冷却器１５は、真空ポンプ１６
内の圧力が１０Ｔｏｒｒ以上になると液体窒素が流れ、
配管４を通過後のインク蒸気を熱交換により液化し、液
化されたインクはクッションタンク１３内に保持され
る。窒素冷却器１５によるインク蒸気の捕採すなわち液
化は、インクの再利用の他、真空ポンプ１６の保護およ
び安定化の機能も兼ねている。一方、クッションタンク
１３の下部は、配管８、三方切換弁１９および配管９を
介してインク収容タンク２０の下部に接続されており、
この三方切換弁１９はさらに配管１０、液体ポンプであ
るインクポンプ１８および配管１１を介してインク収容
タンク２０の上部に接続されている。このことにより、
インク収容タンク２０内のインクＣを配管９、三方切換
弁１９、配管１０、インクポンプ１８および配管１１を
介してインク中継トレイ２１内に導くことができる。配
管１１のインクポンプ１８側とは反対側の端がインク中
継トレイ２１に対向している。上述のインクポンプ１８
は、後述するインク注入工程の際、常時作動され、イン
ク中継トレイ２１内のインクのレベルが一定に保たれ
る。

【００２１】図３を用いて、本実施例の動作について説
明する。

【００２２】まず、インク充填に係るヘッドカートリッ
ジ（これは新たに製造されたものでもリサイクルされる
ものでもよい）が取付けられると（ステップＳ１）、ダ
イアフラム式三方切換弁１２のノズル口１２ａを記録ヘ
ッドのインクカートリッジＡに接続し吐出口押え２６を
記録ヘッドＢに接続する。インクタンクＡ内の圧力は大
気圧と等しくなっており、制御部２３はソレノイド２５
ａに通電し、ノズル口１２ａと第１の接続口１２ｂとが
連通した状態とする（ステップＳ３）。なお、このとき
ソレノイド２５ｂは前回の充填処理終了時に通電が断た
れており、ノズル口１２ａと第２の接続口１２ｃとは遮
断されている。

【００２３】この後、真空ポンプ１６およびインクポン
プ１８を起動すると（ステップＳ５）、真空ポンプ１６
によりインクタンクＡ内に存在しうる残留インク、吐出
口押え２６に配設されている予備注入スペース形成部材
２７内の前回の充填処理によって残留しているインクお
よび空気からなるインク蒸気がダイアフラム式三方切換
弁１２および配管３を介してクッションタンク１３内に
導かれ、インクタンクＡ内の圧力が減少する。このと
き、予備注入スペース形成部材２７内に残っているイン
クが記録ヘッドＢとインクタンクＡとの接触部分にある
インク吸収体である発泡体に吸収され、次にインクタン
クＡおよび記録ヘッドＢ内にインクを注入する動作が円
滑に行われる。この間、液体のインクがクッションタン
ク１３内に保持され、クッションタンク１３内のインク
蒸気は、配管４を介して窒素冷却器１５を通過する際、
液体窒素との熱交換により液化され、液体のインクがク
ッションタンク１３内に回収され、空気のみが配管５、
二方切換弁１７、配管６、真空ポンプ１６および配管７
を介して外気へ導かれる。さらに、クッションタンク１
３内のインクは、インクポンプ１８により配管８、三方
切換弁１９、配管１０、インクポンプ１８および配管１
１を介してインク中継トレイ２１内に導かれ、過剰のイ
ンクは落下してインク収容タンク２０内に保持される。

【００２４】圧力センサ２７ａにて検出されるインクタ
ンクＡ内の圧力が制御部２３に予め設定されている真空
圧力値に達したことが制御部２３にて検出されると（ス
テップＳ７）、すなわちインクカートリッジＡ内が所定
の真空状態になったことを確認すると、ソレノイド２５
ａの通電を断ち、ノズル口１２ａと第１の接続口１２ｂ
とを閉鎖するとともに、ポンプ１６の駆動を停止する
（ステップＳ９）。また制御部２３は第１の保持タイマ
をスタートさせ（ステップＳ１１）、その設定時間後
（ステップＳ１３）に、ソレノイド２５ｂに通電してダ
イアフラム式三方切換弁１２を切換えてノズル口１２ａ
と第２の接続口１２ｃとを通電させるとともに（ステッ
プＳ１７）、第２の保持タイマをスタートさせる（ステ
ップＳ１９）。すると、インクタンクＡ内の圧力とイン
ク収容タンク２０内の圧力（常圧）との差による真空吸
引によりインク中継トレイ２１内のインクは配管２およ
び三方切換弁１２を介してインクタンクＡ内に供給さ
れ、発泡体中に吸収されるとともに、記録ヘッドＢ内に
インクが充填され、さらには予備注入スペース形成部材
２７にもインクが至る。

【００２５】なお、第１の保持タイマに設定された設定
時間中、万が一圧力センサ２７ａで検出される圧力が所
定の値を越えると（ステップＳ１５）、すなわち真空も
れ（リーク）があると、制御部２３はブザー２４を作動
させるので（ステップＳ２９）、ブザー２４からアラー
ムが発生し、インクタンクＡおよび記録ヘッドＢとの結
合部等からのリークを検知できる。こののち、第２の保
持タイマに設定された設定時間後（ステップＳ２１）、
制御部２３はソレノイド２５ｂの通電を断ってダイアフ
ラム式三方切換弁１２を切換え、ノズル口１２ａと第２
の接続口１２ｃとを遮断させる。インクタンクＡ内に注
入されるインク量は、制御部２３に設定された設定圧力
すなわち真空圧力値と第２の保持タイマの設定時間との
双方により調節することができる。この後、インクポン
プ１８を停止させ（ステップＳ２５）、またダイアフラ
ム式三方切換弁１２のノズル口１２ａをヘッドカートリ
ッジＡから取外す（ステップＳ２７）。

【００２６】本実施例のインク注入装置によりインクが
注入されたヘッドカートリッジは、発泡体中および記録
ヘッド内部に気泡が存在しないので、そのヘッドカート
リッジを使用するとインク不吐出の発生が著しく減少
し、回復動作の回数も減ることになる。

【００２７】上記実施例においては、ダイアフラム式弁
とソレノイドの組合せを用い、自動によるシステムを示
したがこれに限らず、手動の三方切換弁を用い、また制
御部およびブザーを設けずに、手動によるシステムを採
用してもよい。

【００２８】また、リークが甚しく、所定の真空圧力に
至らないことを考慮して、ステップＳ７の処理に関連し
てタイマを設け、所定時間経過しても所定の真空圧が得
られない場合にはステップＳ２９に移行するようにして
もよい。

【００２９】また、上記実施例においては、１個のヘッ
ドカートリッジにインクを注入する装置を示したが、こ
れに限られない。すなわち、大きい能力を有する真空ポ
ンプ使用し、配管２，３、三方切換弁１２の個数を複数
のヘッドカートリッジの個数に応じて増加させ、前記複
数のヘッドカートリッジにインクを同時に注入するもの
でもよい。このとき、各ヘッドカートリッジに対応する
各配管のコンダクタンスにばらつきがないようにすると
よい。

【００３０】クッションタンク１３の容量は、インクタ
ンクＡの容量の５〜５０倍の範囲が好ましく、内径対高
さの比は、配管４，５へのインク水分の流出防止という
理由により１：２〜１：５の範囲が好ましい。

【００３１】真空ポンプ１６は、回転式、往復式および
遠心式のいずれの形式のものでもよい。

【００３２】予備注入スペースの容量は記録ヘッド内の
壁面に空気泡が残らないようにインクで洗い流すためプ
リントヘッド内体積の０．５〜３倍位の範囲が好まし
い。

【００３３】さらに、上記実施例において、制御部２３
に設定された真空圧力値は１０Ｔｏｒｒであったが、こ
れに限らず、０．１〜５０Ｔｏｒｒの範囲であればよ
い。

【００３４】本実施例において、発泡体として２種のも
のを用いた場合のそれぞれの実施データが表１および表
２に示されており、数時間であった従来の注入時間と比
較して、本実施例では注入工程に要した時間が９秒ある
いは１５秒と著しく短くなっており、量産性に優れてい
る。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】また記録ヘッドに予備注入スペースを取付
けて注入したものは従来の注入方法と比較して空気溜り
による回復のインターバルが３日以内から７日以上に延
びた。

【００３８】またインクタンクＡに注入可能なインク重
量の９９％以上の重量レベルのインクを注入できて注入
量が増加し、同一の印字枚数に対してインクカートリッ
ジＡを小型にすることができる。なお、表１における注
入工程に要した時間は、インクカートリッジＡの真空工
程に要した時間とインクカートリッジＡのインク充填工
程に要した時間とを加算したものである。

【００３９】図４は記録ヘッドと上記インクタンクとを
一体に構成した本発明が適用可能な記録ヘッドカートリ
ッジの一構成例を示す。本例に係るカートリッジは、イ
ンクタンクユニットＩＴ（インクタンクＡ）とヘッドユ
ニットＩＪＵ（記録ヘッドＢ）とを一体に有しており、
またこれらは互いに着脱できるようになっている。ヘッ
ドユニットのインク吐出部１０１を駆動するための信号
等を受容するとともにインク残量検知信号の出力を行う
ための配線コネクタ１０２は、ヘッドユニットＩＪＵお
よびインクタンクユニットＩＴに並ぶ位置に設けてあ
る。従って、このカートリッジを後述のキャリッジに装
填した際にとる姿勢において、その高さＨを低くするこ
とができるとともに、カートリッジの厚みを薄形化する
ことができる。これにより図６につき後述するようにカ
ートリッジを並べて配置するときにキャリッジを小さく
構成することが可能である。ヘッドカートリッジのキャ
リッジへの装着にあたっては、吐出部１０１を下側にし
た状態でインクタンクユニットＩＴに設けたつまみ２０
１を把持してキャリッジ上に配置することができる。こ
のつまみ２０１は、カートリッジの装着動作を行うため
の後述のキャリッジに設けたレバーに係合する。そし
て、その装着時にはキャリッジ側に設けたピンがヘッド
ユニットＩＪＵのピン係合部１０３に係合し、ヘッドユ
ニットＩＪＵの位置決めがなされる。

【００４０】本例に係るヘッドカートリッジには、イン
ク吐出部１０１の表面をワイピングしてこれを清掃する
インクジェット記録装置本体側の部材をクリーニングす
るための吸収体１０４が、インク吐出部１０１に並置さ
れている。また、インク消費に伴って空気を導入する大
気連通口２０３が、インクタンクユニットＩＴのほぼ中
央に設けられている。

【００４１】図５は図４に示したヘッドカートリッジの
分解斜視図である。本例に係るヘッドカートリッジは、
ヘッドユニットＩＪＵとインクタンクユニットＩＴとか
ら成っており、これらユニットの詳細な構成について、
本図等を用いて説明する。

【００４２】ヘッドユニットＩＪＵの構成部品の実装の
基準となるのは、Ａｌ等で形成したベースプレート１１
１であり、その上にインク吐出に利用されるエネルギを
発生するための素子群を形成した基板１１２と、素子に
電力を供給するための配線等を有したプリント回路基板
（ＰＣＢ）１１５とが実装されており、これらはワイヤ
ボンディング等によって接続されている。基板１１２に
は、前記素子として、通電に応じてインクに膜沸騰を生
じさせる熱エネルギを発生する電気熱変換素子が設けら
れている。そして以下ではこの基板１１２をヒータボー
ドと称する。

【００４３】上述した配線コネクタ１０２はＰＣＢ１１
５の一部をなすものであり、不図示の制御回路からの駆
動信号は配線コネクタ１０２に受容され、ＰＣＢ１１５
を介してヒータボード１１２に供給される。ＰＣＢ１１
５は、本例では両面配線基板であって、さらにヘッド固
有の情報、例えば電気熱変換素子の適切な駆動条件，Ｉ
Ｄ番号，インク色情報，駆動条件補正用データ（ヘッド
シェーディング（ＨＳ）データ），ＰＷＭ制御条件等を
記憶したＲＯＭ形態のＩＣ１２８およびコンデンサ１２
９が配設されている。

【００４４】図示のように、ＩＣ１２８およびコンデン
サ１２９は、ＰＣＢ１１５のベースプレート１１１との
接合面側に、かつベースプレート１１１の切欠き部１１
１Ａに対応した位置に配置されている。これによって、
ＩＣ等の装着時の高さがベースプレート１１１の厚み以
下であれば、ＰＣＢ１１５とベースプレート１１１との
接合時にＩＣ等が表面より突出することがない。従っ
て、製造工程においてそれらの突出に対応した収納態様
を考慮する必要がなくなる。

【００４５】ヒータボード１１２上には、インクタンク
ユニットＩＴ側より供給されるインクを一時貯留する共
通液室、および該液室と吐出口とを連通する液路群を形
成するための凹部を有する天板１１３が配置される。ま
た、この天板１１３には、インク吐出口を形成した吐出
口形成部材（オリフィスプレート）１１３Ａが一体に形
成されている。１１４は天板１１３とヒータボード１１
２とを密着させることによって吐出部１０１を構成する
ための押えばねである。

【００４６】１１６はヘッドユニットカバーであり、イ
ンクタンクユニットＩＴ内に進入するインク供給管部１
１６Ａ，これと天板側インク導入管部とのインク連通を
行うためのインク流路１１６Ｂ，ベースプレート１１１
への３点位置決めないし固定用の３本のピン１１６Ｃ，
ピン係合部１０３，吸収体１０４の取付け部およびその
他必要な部分を一体にモールド成型してなる部材であ
る。インク流路１１６Ｂに対しては、流路蓋１１７が配
置される。また、インク供給管１１６Ａの先端には、気
泡，塵埃除去用のフィルタ１１８が配設されるととも
に、結合部からのインク漏洩防止用のＯリングが配設さ
れている。

【００４７】以上のヘッドユニットを組立てるにあたっ
ては、ベースプレートに突設したピン１１１ＰがＰＣＢ
１１５に設けた貫通孔１１５Ｐに挿通されるようにして
位置決めし、接着等により両者を固定する。この両者の
固定にあたっては精度はそれ程要求されない。ベースプ
レート１１１に対して精度高く装着されるべきヒータボ
ード１１２はＰＣＢ１１５とは別体に固定されるからで
ある。

【００４８】次に、ヒータボード１１２をベースプレー
ト１１１上に精度よく配置・固定し、ＰＣＢ１１５との
間で必要な電気的接続を行う。そして天板１１３および
ばね１１４の配設を行い、必要に応じて接着・封止を行
った後、カバーに突設した３本のピン１１６Ｃをベース
プレート１１１の孔１１１Ｃに挿通して位置決めを行
う。その後、これら３本のピン１１６Ｃを熱融着するこ
とにより、ヘッドユニットが完成する。

【００４９】図５において、２１１はインクタンクユニ
ットの本体をなすインク容器、２１５はインクを含浸さ
せるためのインク吸収体、２１６はインクタンク蓋、２
１２はインク残量検知用の電極ピン、２１３および２１
４はピン２１２に関する接点部材である。

【００５０】インク容器２１１は、概ね、ピン２１２，
接点部材２１３，２１４の取付けおよび上述したヘッド
ユニットＩＪＵの装着を行うための部分２２０、インク
供給管部１１６Ａの進入を受容する供給口２３１、並び
につまみ２０１を一体に有するとともに、図４中底面側
よりそのほぼ中央に立設した中空の筒状部２３３を有し
ている。かかるインク容器は、樹脂の一体成型により形
成することができる。

【００５１】筒状部２３３の底面側は、インク充填工程
を考慮して開放されており、ヘッドユニットＩＪＵとイ
ンクタンクＩＴとの結合後の前記注入装置によるインク
充填後には、図５に示すキャップ２１７が取付けられて
大気に対し閉塞される。一方、図５中その上端面には、
渦状もしくは蛇行形状とした溝２３５が設けられ（図示
の例では渦状）、その溝の一端２３５Ａ（図示の例では
渦状溝の中心）において筒状部２３３の内部空間に通じ
る開孔が設けられている。また、その溝の他端２３５Ｂ
は、タンク蓋２１６に設けられた大気連通口２０３の部
位に位置している。

【００５２】筒状部２３３の側面には、等角度をもって
複数本（図示の例では４本）の溝２３７が設けられてお
り、筒状部２３３の内部空間と連通している。これによ
り、インクタンクユニット内部と大気との連通は、大気
連通口２０３，渦状溝２３３，筒状部２３３の内部空
間，溝２３７を介してのものとなる。そして、筒状部２
３３の内部空間は、振動や揺動によるインク漏洩を防止
するためのバッファ部として機能する。また、大気連通
口２０３に至る経路を長くする渦状溝２３３が存在する
ため、インク漏洩は一層有効に防止されることになる。

【００５３】また、本例のようにインクタンクのほぼ中
央に位置する筒状部２３３の側面に、等角度をもって複
数の溝２３７を設けたことによって、その周囲に位置す
る吸収体２１５に対し、均一化された大気とのバランス
状態を確保し、吸収体内のインクの局部集中を防止でき
る。これは、後述する吸収体圧縮域（供給口２３１の周
辺）に対して円滑なインクの供給性をも確保できるもの
である。

【００５４】なお、この溝２３７は、容器の厚みの中心
よりも下方にまで延在し、かつ供給口２３１の存在する
範囲Ａを完全に包含する範囲にわたって設けられる。ま
た、残量検知用ピン２１２の位置をも考慮した範囲に形
成されており、これによりピンの存在部位周囲に均等な
インク存在状態もしくは大気連通状態を確保し、残量検
知の精度を向上することができる。

【００５５】本例に係るインク含浸用吸収体２１５に
は、筒状部２３３の挿通を受容する穴２１５Ａが設けら
れている。この穴２１５Ａに筒状部２３３を位置するよ
うにしたことによって、吸収体２１５は筒状部２３３に
圧縮されることなく、負圧の高いその圧縮部分にインク
残留が生じることもない。一方、本例に係る吸収体２１
５は、インクタンク蓋２１６とインク容器２１１とによ
り形成される空間の形状（図５中一点鎖線で示す）に対
し、供給口２３１に位置する部位がやや膨らんだ形状と
なっている。これにより、吸収体２１５をインクタンク
ユニット内に収納したときに、その膨らんだ部分が圧縮
された状態となるので、吸収体２１５はその部分におい
て負圧が高くなり、従って、インクを円滑に供給口２３
１側へ導入できることになる。

【００５６】図６は上記記録ヘッドカートリッジを用い
たインクジェット記録装置の概略斜視図を示す。この装
置は上述のように交換可能なインクタンク一体型の記録
ヘッドカートリッジを黒（Ｂｋ) ，シアン（Ｃ），マゼ
ンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ)４色のインクに対応して備
えたフルカラーシリアルタイプのプリンタである。本プ
リンタに使用したヘッドは、解像度４００ｄｐｉ，駆動
周波数４ＫＨｚで、１２８個の吐出口を有している。

【００５７】図５において、ＩＪＣはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ
の各インクに対応した４個の記録ヘッドカートリッジで
あり、記録ヘッドとこれにインクを供給するインクを貯
留したインクタンクとが一体に形成されている。各記録
ヘッドカートリッジＩＪＣはキャリッジに対して不図示
の構成によって着脱自在に装着される。キャリッジ８２
は、ガイド軸８１１に沿って摺動可能に係合し、また、
不図示の主走査モータによって移動する駆動ベルト８５
２の一部と接続する。これにより、記録ヘッドカートリ
ッジＩＪＣはガイド軸８１１に沿った走査のための移動
が可能となる。８１５，８１６および８１７，８１８は
記録ヘッドカートリッジＩＪＣの走査による記録領域の
図中奥側および手前側においてガイド軸８１１とほぼ平
行に延在する搬送ローラである。搬送ローラ８１５，８
１６および８１７，８１８は不図示の副走査モータによ
って駆動され記録媒体Ｐを搬送する。この搬送される記
録媒体Ｐは記録ヘッドカートリッジＩＪＣの吐出口面が
配設された面に対向し記録面を構成する。

【００５８】記録ヘッドカートリッジＩＪＣによる記録
領域に隣接するカートリッジＩＪＣの移動可能な領域に
臨んで回復系ユニットが設けられる。回復系ユニットに
おいて、８３００は記録ヘッドを有する複数のカートリ
ッジＩＪＣにそれぞれ対応して設けたキャップユニット
であり、キャリッジ８２の移動に伴なって図中左右方向
にスライド可能であるとともに、上下方向に昇降可能で
ある。そしてキャリッジ８２がホームポジションにある
ときには、記録ヘッド部と接合してこれをキャッピング
する。また、回復系ユニットにおいて、８４０１は、ワ
イピング部材としてのブレードである。

【００５９】さらに、８５００はキャップユニット８３
００を介して記録ヘッドの吐出口およびその近傍からイ
ンク等を吸収するためのポンプユニットである。

【００６０】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（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、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００６１】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いる基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。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る電気
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１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て、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１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。なお、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、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００６２】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）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４４
５９６００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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
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５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００６３】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００６４】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッドカートリッ
ジ、あるいは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カートリッジを
用いた場合にも本発明は有効である。

【００６５】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００６６】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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るか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モード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】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、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、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。この場合には図１のような注
入装置にさらに加熱手段等を設けたり、注入装置自体を
高温雰囲気下におく加熱室に収容すればよい。また、か
かるインクは、特開昭５４−５６８４７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
孔質シート凹部また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
形態としてもよい。本発明においては、上述した各イン
クに対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。

【００６８】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
合せた複写装置、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等であってもよい。

【００６９】

【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、以下に記載するような効果を奏する。

【００７０】真空吸引により発泡体中の気泡を予め除去
したのち、インクカートリッジ内にインクを供給して発
泡体にインクを吸収させることにより、インク注入工程
に要する時間が著しく短くなって量産性に優れる。また
回復動作の頻度が少なくなってインクの浪費も少なくな
り、さらには発泡体中および記録ヘッド内や記録ヘッド
とインクタンクとの結合部等、従来インクタンクにイン
クを注入した後に記録ヘッド結合させることによって発
生していた気泡が存在しないので、その分インクをヘッ
ドカートリッジに多量に注入でき、この結果、同容量の
ヘッドカートリッジに対して記録可能量が増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明インク注入装置の一実施例の構成図であ
る。

【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図１の実施例に
おいて用いたダイアフラム式三方切換弁の縦断面図およ
び横断面図である。

【図３】図１の装置によるインク注入処理手順の一例を
示すフローチャートである。

【図４】上記実施例の注入システムによってインクが注
入されるインクタンクを具えた記録ヘッドカートリッジ
の斜視図である。

【図５】上記記録ヘッドカートリッジの分解斜視図であ
る。

【図６】上記記録ヘッドカートリッジを装着したインク
ジェット記録装置の斜視図である。

【符号の説明】

ＡインクタンクＡ１インク供給口Ｂ記録ヘッドＣインク２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１配管１２ダイアフラム式三方切換弁１２ａノズル口１２ｂ，１２ｃ接続口１２ｄ，１２ｅダイアフラム１２ｆハウジング１２ｇＮＢＲ１３クッションタンク１４，２２液位計１５窒素冷却器１６真空ポンプ１６ａ吸入口１６ｂ排出口１７二方切換弁１８インクポンプ１９三方切換弁１９ａ圧力センサ２０インク収容タンク２０ａインク取出し口２１インク中継トレイ２３制御部２４ブザー２５ａ，２５ｂソレノイド２６吐出口押え２７予備注入スペース２８圧力ゲージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するための吐出口を有した
記録ヘッドと該記録ヘッドに供給すべきインクを収納す
るためのインクタンクとを結合し、これらの内部を真空
状態とした後に、インクを注入することを特徴とするイ
ンク注入方法。
【請求項２】前記インクタンクは内部にインクを含浸
するための吸収部材を有するものであることを特徴とす
る請求項１記載のインク注入方法。
【請求項３】前記記録ヘッドと前記インクタンクとは
一体に結合されてインクジェット記録装置に搭載される
カートリッジの形態を有するものであることを特徴とす
る請求項１または２記載のインク注入方法。
【請求項４】前記記録ヘッドは、インクを吐出するた
めに利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じさ
せる熱エネルギ発生する素子を有するものであることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインク
注入方法。
【請求項５】インクを吐出するための吐出口を有した
記録ヘッドと該記録ヘッドに供給すべきインクを収納す
るためのインクタンクとの結合体に対してインクを注入
する装置であって、前記結合体に対し注入すべきインクを収容したインク収
容部材と、前記結合体の内部を排気して真空状態とするために用い
られる真空ポンプと、前記真空ポンプに接続された第１接続部材と、前記インク収容部材に接続された第２接続部材と、前記インクタンクに接続されるタンク接続部材と、該タンク接続部材と前記第１接続部材または前記第２接
続部材との切換え接続を行わせる切換え手段と、前記記録ヘッドの前記吐出口周辺を覆い、その内部にス
ペースを形成する部材とを具えたことを特徴とするイン
ク注入装置。
【請求項６】前記切換え手段は三方切換弁の形態を有
することを特徴とする請求項５記載のインク注入装置。
【請求項７】前記第１接続部材と前記真空ポンプとの
間に設けられてインクを貯留するための貯留手段と、当
該貯留されたインクを前記インク収容部材に移送するた
めの移送手段とをさらに具えたことを特徴とする請求項
５または６記載のインク注入装置。
【請求項８】前記貯留手段は前記真空ポンプによって
吸引されてくるインク蒸気を液化する手段を有すること
を特徴とする請求項７記載のインク注入装置。
【請求項９】前記記録ヘッドと前記インクタンクとは一
体に結合されてインクジェット記録装置に搭載されるカ
ートリッジの形態を有するものであることを特徴とする
請求項５ないし８のいずれかに記載のインク注入装置。
【請求項１０】前記記録ヘッドは、インクを吐出する
ために利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じ
させる熱エネルギ発生する素子を有するものであること
を特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載のイン
ク注入装置。