JPH0617951A

JPH0617951A - 弁機構、それを用いた液体貯蔵容器、該液体貯蔵容器を有する記録ヘッドユニット及び該液体貯蔵容器を搭載した記録装置

Info

Publication number: JPH0617951A
Application number: JP4173236A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ujita; 敏彦氏田; Kazuhiro Nakajima; 一浩中島; Yohei Sato; 陽平佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した気体の流量制御を行う弁機構、この
弁機構を用いた液体貯蔵容器、該液体貯蔵容器を用いた
記録ヘッドユニット及び該液体貯蔵容器を搭載した記録
装置を得る。【構成】弁機構を構成する弁体の保護部材への密着を
防止するために、保護部材の内壁を平坦でない構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器内の加減圧を解消
する空気弁およびそれを用いた液体貯蔵容器、該液体貯
蔵容器を有する記録ヘッドユニット及び該液体貯蔵容器
を搭載した記録装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、容器を密封しつつ同時に内部の圧力
が過剰に加圧状態や減圧状態になることを防止するため
に、その容器に何らかの空気弁を設ける方法については
数多く提案されている。特に容器内外の圧力差がないと
きに閉塞状態を維持し、かつ容器内の圧力が外気圧に対
して相対的に加圧や減圧になった場合に所定の圧力の閾
値をもって開放し、速やかに閉塞状態に戻る空気弁が望
まれている。さらには前述の圧力を開放する開放閾値が
製造条件によってばらつかず、安定していることが望ま
しい。

【０００３】一方、インクジェットなどの液体インクを
用いた記録装置においては、近年小型化が求められてき
ており、プリンタキャリッジ上に記録ヘッド及びインク
タンクを搭載したものや、さらにインク終了時にインク
タンクのみを交換するタイプが提案されている。これは
従前のインクタンクをプリンタ本体内に固定しチューブ
などでインクをキャリッジ上の記録ヘッドに送る機構の
ものに比べ、小型化と機構の簡素化が可能であるととも
により、ランニングコストを下げることが可能であるた
めである。

【０００４】インクジェットプリンタのインクタンクは
印字を適正に行ない、かつ非印字時においても吐出口よ
りインクが洩れ出さないために適正な負圧を確保する必
要がある。従前のプリンタの場合は、インクタンクの位
置を記録ヘッド位置よりも低い位置におくことによって
実現していたが、キャリッジ上にインクタンクを設ける
ためにはインクタンク自体に負圧を発生させる機構が必
要となる。そのため、キャリッジ上に設けるインクタン
ク部分の機構としては、スポンジなどの多孔質体や繊維
束などにインクを吸蔵させるものやゴムなどの弾性部材
から構成されたドーム状の容器にインクを収容するもの
などが実用化されている。

【０００５】しかしながら、多孔質体を用いるインクタ
ンクはインクを収容する容積に対し約半分のインクしか
取り出すことができず残りの多くは多孔質体中に残って
しまう。また、ゴムのドーム上の容器にインクを収容す
るタイプについても、インクが消費されていきゴムのド
ームの変形が大きくなるに従い負圧が大きくなっていく
ため容器内のインクを完全に使い切ることはできない。

【０００６】これら従来のインクタンクのインク使用効
率の低さは、特にインクタンクの小型化が求められてい
る現在、大きな障害となっている。

【０００７】特公平２−３６４６４号公報では、コーヒ
ー豆などの保存時に二酸化炭素を放出するようなものを
収容する袋の場合に、通常は密封状態を保ちつつ、加圧
時には袋の外へガスを放出するために、可撓性フィルム
と袋と一体的に接合した剛性の高いベースを互いに密着
しそのベースの可撓性フィルムに覆われた部分に開けら
れた穴からフィルムの間を通してガスを逃すタイプの空
気弁が提案されている。これらベースと可撓性フィルム
の間にシリコンオイルなどのシール剤を塗り、そのシー
ル剤の表面張力の効果により空気弁の内外に圧力差がな
いときの閉塞性に優れており、さらに開放閾値も安定し
ている空気弁とともにこの空気弁を互いに逆向きに組合
わせた双方向空気弁を配置したインクタンクなどが近年
本発明者らによって提案されている（図８）。さらに前
述の双方向弁を更に発展させ構造の簡素化とコストダウ
ンを達成するための構造として、次のような空気弁の発
明も本出願人によってなされた（図９）。即ち、開口部
２を持つ支持部１と、この開口部２を覆う大きさをもち
その中央部に前記支持部の開口部２の大きさよりも小さ
い開口部４を設けた薄膜３と、この薄膜３の開口部４を
覆う大きさでかつ前記支持部の開口部２よりも小さい薄
膜５とからなり、前記薄膜３は粘性封止剤を介して前記
開口部２を覆うように載置され、前記薄膜５は薄膜３は
支持部側の面に粘性封止剤を介して前記開口部４を覆い
前記開口部２の中に収まるように載置される。

【０００８】さらに薄膜３及び薄膜５が外部からの障害
物にぶつからないように薄膜面から離れた位置に覆いを
設けられている。以上の構成の双方向空気弁は、容器の
内外の圧力差が開放閾値以内のときは、薄膜３と支持体
１の間は粘性封止剤のために密着し支持体の開口部２は
閉塞され、同時に薄膜３と薄膜５は粘性封止剤のために
密着し薄膜３の開口部４は閉塞されている。容器の内圧
が上昇したときには、支持部１に開いた開口部２の側の
圧力が上昇するため、薄膜３は支持部１より持ち上がり
圧力差は解消する。この時薄膜５は薄膜３に押し付けら
れる方向のため、薄膜３の開口部４は閉じられたままで
ある。空気弁は開放後、粘性封止材の表面張力と薄膜の
弾性により速やかに元通りの閉塞状態に復帰する。

【０００９】逆に容器の内圧が減圧状態になったときに
は、薄膜３は支持部１に押し付けられるが、薄膜５は薄
膜３の開口部４からの圧力を受けて薄膜３から持ち上が
り圧力差を解消する。そして上記と同様に、粘性封止材
の表面張力と薄膜の弾性により速やかに元通りの閉塞状
態に復帰する。

【００１０】インクタンクに前記双方向弁を用いた場合
は、例えば、図８のようにインクを袋１３に収容した形
態の場合、インクの消費に従いインク袋の容積は小さく
なりそれに伴ってインク袋の周囲の空気の圧力は減圧状
態になり、それが所定のレベルに達すると外容器に設け
られた前記双方向空気弁は開き、減圧状態を緩和すると
ともに速やかに元に戻り、同様に繰り返す。

【００１１】一方、このインクタンクが高温状態にさら
されたり周囲を減圧状態にさらされたりした場合、イン
クタンク内の空気は膨張し、インクを押し出そうとす
る。しかし容器に設けられた前記双方向空気弁は速やか
に開放するためインクの洩れ出しを防止することが可能
である。

【００１２】さらには、前記双方向空気弁は、常時閉塞
しているため容器内からのインクの揮発成分の蒸散を防
止する。

【００１３】しかしながら、本発明者らが更なる研究を
進めた結果、図１０に示すように、特に高温高湿の環境
下では空気を開放して浮き上がった弁体は保護部材の対
抗する面に結露した水分により密着することがあり、弁
体それ自身の曲げ応力が少ないため、圧力を開放した後
も弁体が元の形に戻る弾性力よりも密着力が強い場合が
あり、弁体が開放したままになる障害が発生する場合が
あることを本発明者らは見出した。

【００１４】

【目的】本発明は、上記本発明者らが新たに見出した課
題に基づいてなされたものである、特に高温高湿下にお
ける空気弁の信頼性の更なる向上を図る新規な弁機構を
提供する。また小型インクジェットプリンタのインクタ
ンク部の信頼性を改善するために、また、この弁機構を
用いた液体貯蔵容器、前記空気弁を双方向に用いたイン
クタンク部を有する記録ヘッドユニット及び記録装置を
提案する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例の構成を示す断
面図であり、図２にその構成の分解斜視図を示す。尚、
ここでは容器内容物を取り出す取り出し口を特に示して
いないが、必要な位置に適宜形成すればよい。容器の一
部を利用して平面に構成された支持部１には円形の開口
部２が設けられ、その上に円形の薄膜３と同じく円形の
薄膜５が図に示すように、前記開口部２と薄膜３と薄膜
５の中心がほぼ一致するように載置されている。薄膜３
はその中央部に開口４が開けられており、その径は薄膜
５の径よりも小さい。また、薄膜５は薄膜３の開口４を
覆うように密着し、かつ前記支持部１の開口部２の径よ
りも小さくその開口部２の中に収まるように構成され
る。これらの支持部１と薄膜３と薄膜５とはシリコンオ
イル等の粘性封止剤を介して密着されている。粘性封止
剤は図２のハッチングの領域に適量塗布され、図２の薄
膜３の対応する面との間で密着力を発生するとともに圧
力差のほぼない場合の閉塞性を達成する。保護部材８は
薄膜４および薄膜５の動作を阻害しない位置に配置さ
れ、前記薄膜に対面する面は複数個の山が形成されてい
る。

【００１７】粘性封止剤は、シリコンオイルなどのよう
に揮発性がなく、粘度が１０００〜５０００ｃｓｔ程度
の液状の物質が好ましく用いることができる。さらに好
ましくは温度変化に対してできるだけ粘度などの物性変
化の小さなものが望ましい。

【００１８】次に、図３を用いて動作の説明をする。容
器の内圧が外圧に対して相対的に上昇すると薄膜３及び
５は容器の外へ向かって押し上げられる。この時薄膜５
は薄膜３に押し付けられる方向であるため、薄膜３の開
口４は薄膜５によって閉塞されたままである。一方、薄
膜３は所定の圧力に達すると支持部１との間の粘性封止
剤の一部が開放し、図３に示すように溢路を形成する。
そしてこの開放によって内圧の上昇が緩和されると、薄
膜３の持つ弾性と粘性封止剤の表面張力とによって速や
かに溢路は閉塞される。この一連の動作において薄膜３
は保護部材８に接触することがある。特に高湿環境下な
どにおいて、保護部材８が露結している場合、薄膜３と
保護部材８が密着する危険性があるが、本実施例におい
ては、保護部材８の薄膜３に対面する面には同心円状に
突起６が形成されており、薄膜３が保護部材８と密着し
そうな場合であってもこの突起６がこれを阻止するた
め、その危険性は無い。

【００１９】この保護部材に設けられる突起６の配置位
置は大気に開放するための次の端部７より外部で、薄膜
が保護部材と接する位置以内に設けられることが望まし
い。

【００２０】図４（ａ）〜（ｃ）は保護部材の薄膜に対
面する面の形状の異なる実施例であり、（ａ）は保護部
材の突起６の形状を放射状に設けた例であり、このよう
な形状にすることで、薄膜がどのような浮き上がり方を
しても保護部材に密着する心配がない。同図（ｂ）は保
護部材の突起６の形状半球状にした例であり、同図
（ｃ）は保護部材の内壁が波板状になっており、その凸
部が前記突起６を形成している例である。

【００２１】図５は本発明の弁機構３を有した液体貯蔵
容器１と記録ヘッド部２を有した記録ヘッドユニットを
示している。

【００２２】このように記録ヘッドユニットのインクタ
ンク部を構成する液体貯蔵容器に本発明の弁機構３を適
用することで安定したインクの供給を記録ヘッド部に行
うことができ、高画質の記録を行うことができる。

【００２３】図６は本発明の液体貯蔵容器をインクタン
クとして用い、記録ヘッドを一体化させて搭載したイン
クジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。駆動モー
タ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１
１、５００９を介して回転するリードスクリュー５００
５のら線溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣは
ピン（不図示）を有し、矢印ａ、ｂ方向に往復移動され
る。５００２は紙押え板であり、キャリッジ移動方向に
わたって被記録媒体である記録紙をプラテン５０００に
対して押圧する。本記録装置は、この記録紙に対して記
録ヘッドからインクを吐出して記録を行う。

【００２４】符号の５００７、５００８はフォトカプラ
でキャリッジのレバー５００６のこの域での存在を確認
してモータ５０１３の回転方向切換等を行うためのホー
ムポジション検知手段である。５０１６は記録ヘッドの
前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部
材で、５０１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段で
キャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復
を行う。５０１７はクリーニングブレードで、５０１９
はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であ
り、本体支持板５０１８にこれらは支持されている。ブ
レードは、この形態でなく周知のクリーニングブレード
が本例に適用できることはいうまでもない。又、５０２
１は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャ
リッジと係合するカム５０２０の移動に伴って移動し、
駆動モータからの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達
手段で移動制御される。

【００２５】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理を行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例にも何れも適用できる。上述における各構成は
単独でも複合的に見ても優れた発明であり、本発明にと
って好ましい構成例を示している。

【００２６】なお、本実施例の記録装置においては、搭
載した記録ヘッドを駆動する為の信号を記録ヘッドに与
える記録信号供給手段を有し、記録装置の駆動をつかさ
どる制御手段を有する制御部を有している。

【００２７】また、本装置に搭載したインク容器は、記
録ヘッドと一体となったインクジェットヘッドユニット
として構成された例を示したが、これに限らず、インク
容器と記録ヘッドが別体で、インク供給路を通して記録
ヘッドに供給される形態としてもよいことは言うまでも
ない。

【００２８】上述の様に本発明は、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に利用されるイ
ンク容器、記録ヘッドユニット、及び記録装置におい
て、特に優れた効果をもたらす。

【００２９】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
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。

【００３０】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４
４６３３５９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４３１３１
２４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。

【００３１】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４
４５９６００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。

【００３２】更に、記録装置が記録できる最大記録媒体
の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘ
ッドとしては、上述した明細書に開示されているような
複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良いが、本発明は、上述した結果を一
層有効に発揮することができる。

【００３３】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。

【００３４】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究めて有効である。

【００３５】更に加えて、本発明の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、リーダと組み
合わせた複写装置、更には送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を取るものであってもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば薄膜を使った空気弁にお
いて、簡単な構成で、動作安定性の高い弁を作成するこ
とが可能である。

【００３７】さらに、この空気弁をインクジェットプリ
ンタのインクタンクの空気の双方向の出入口に用いるこ
とによって、印字の吐出液滴の適正化を図ることができ
るとともに、吐出口付近が濡れてしまった場合にインク
が連続的に洩れ出すことを防止することが可能である。
また、インクタンクが高温にさらされたり、減圧状態に
さらされたりした場合には速やかに外部へ容器内の空気
を逃すことができるため、加圧によるインクの洩れ出し
を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一の実施例である保護部材を搭載
した空気弁の側断面図である。

【図２】図１の空気弁を分解した状態を示す斜視図であ
る。

【図３】第１の実施例において内部が加圧状態のときの
空気抜きを示す側断面図である。

【図４】この発明の弁機構に搭載する保護部材の他の実
施例である。

【図５】本発明の弁機構を有した液体貯蔵容器を有する
記録ヘッドユニットである。

【図６】本発明の弁機構を有した液体貯蔵容器を有する
記録装置である。

【図７】単純な空気弁の分解斜視図である。

【図８】単純な空気弁を２個組み合わせた双方向弁を搭
載したインクタンクの側断面図である。

【図９】さらに進歩した双方向空気弁の側断面図であ
る。

【図１０】図９の不具合を説明する図である。

【符号の説明】

１支持部２開口部３薄膜４開口５薄膜８保護部材９容器１０ベース１１保護部材１２開口１３インク袋１４薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部２を持つ支持部と、該開口部を覆
う大きさを持つ弁体とを有し、前記弁体は粘性封止材を
介して前記開口部を覆うように配置され、前記弁体を覆
うように保護部材が設けられている弁機構であって、前
記保護部材の前記薄膜と対面する面が平坦でないことを
特徴とする空気弁。
【請求項２】開口部を持つ支持部と、この開口部を覆
う大きさを持ち、その中央部に前記支持部の開口部の大
きさよりも小さい大きさの開口部を設けた第１の弁体
と、該第１の弁体の開口部を覆う大きさでかつ前記支持
部の開口部よりも小さい第２の弁体とを有し、前記第１
の弁体は粘性封止材を介して前記支持部の開口部を覆う
ように配置され、前記第２の弁体は第１の弁体の支持部
面に粘性封止材を介して前記第１の弁体の開口部を覆う
様に配置されており、前記第１、第２の弁体を覆うよう
に保護部材が設けられている弁機構であって、前記保護
部材の前記第１の弁体と対面する面が平坦でないことを
特徴とする弁機構。
【請求項３】請求項１若くは請求項２の弁機構を有
し、該弁機構によって内部の圧力調整を行なわせること
を特徴とする液体貯蔵容器。
【請求項４】請求項３の液体貯蔵容器と、記録ヘッド
部とを有したことを特徴とする記録ヘッドユニット。
【請求項５】請求項３の液体貯蔵容器と記録ヘッド部
とが搭載可能であり、前記記録ヘッド部へ該記録ヘッド
を駆動するための信号を供給するための信号供給手段を
有することを特徴とする記録装置。