JPH08310003A

JPH08310003A - インク供給容器

Info

Publication number: JPH08310003A
Application number: JP7121502A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakajima; 一浩中島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-26
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JP3332656B2; US5764259A

Abstract

(57)【要約】【目的】多孔質吸収体やばね等の部品を用いることな
く、しかも適切に負圧の発生およびその維持が可能であ
って、環境に対して適応できる廉価なインク供給容器を
提供する。【構成】記録ヘッド部（２）へのインク供給路（２
３）と、筐体底部に配設され、大気と導通し、インクの
供給に応じて負圧の調整が可能な容量可変の負圧調整室
（５）と、負圧調整室外の底部近傍に配設され、大気を
筐体内に導入可能な大気連通孔（２５）とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク供給容器に関
し、詳しくは、インクジェット記録装置の記録ヘッドに
供給するインクを適切な負圧に保つインク容器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録装置（プリンタ）の分野にお
いてはインクジェット記録方式が主流となりつつある。
インクジェット記録方式は、記録のための機構が小型で
低コスト化が可能であり、カラー化も容易であることか
らプリンタ以外にも複写機やファクシミリなどにも利用
されている。

【０００３】プリンタをカラー化するためには少なくと
もイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色用の記
録ヘッドを用意しなくてはならない。また、キャリッジ
を往復させて記録を行うシリアル型のプリンタにおいて
は記録ヘッドを搭載するキャリッジを小さく軽くするこ
とが求められている。従来、インクジェットプリンタの
インク容器はキャリッジとは別にプリンタの機内下部に
設置され、チューブなどの供給路を介してキャリッジ上
の記録ヘッドにインクを供給していた。この方式ではキ
ャリッジ上に記録ヘッドとわずかな部品が搭載されるだ
けなのでキャリッジを小型で軽量化することができてい
た。ところが、この方式ではインク供給路であるチュー
ブなどをキャリッジ移動のために長く引き回すので、そ
の長い経路中に気泡が入り込みやすく、記録に支障を引
き起こす虞があり、しばしばインクを記録ヘッド側から
ポンプで吸引し気泡を除去する必要があった。このとき
吸引しなければならないインクの量は供給経路全体の容
積以上でなくてはならず、かなり多いインク量がそのた
めに無駄に消費されてしまう。

【０００４】そこで最近では、インク容器を記録ヘッド
と共にキャリッジ上に搭載し、インク容器から記録ヘッ
ドまでの供給路を短くしたものが増えてきている。この
タイプのものはインクが無駄に消費されないばかりでな
く、インク容器の交換が容易で、かつ、インク容器自体
を視認しやすいなどの特徴がある。

【０００５】このようにキャリッジ上にインク容器を搭
載する場合、インク容器には、適正な負圧を発生・維持
する機能が要求される。このことは、記録ヘッドの吐出
口に導かれるインクの圧力が大気圧よりも高い（正圧）
状態ではインク吐出口からインク洩れを起こしてしまう
ので、大気圧よりも若干低い（負圧）状態に保つ必要が
あることによる。そこで、プリンタ機内にインク容器を
設ける従来のタイプの場合には、少なくともインク吐出
口よりも下部にインク容器を置くことにより、水頭差で
適正な負圧を得ていたが、キャリッジ上に搭載するタイ
プでは、通常インク吐出口よりも低い位置にインク容器
を設けることは設計上不可能なことが多い。従って、イ
ンクの重力以外の手段によって負圧を発生しなくてはな
らない。

【０００６】このような負圧を発生する手段として、例
えば図５に示すように、容器２０内に多孔質の吸収体２
４を装填し、これにインクを含浸させるようにしたもの
が実用化されている。これは多孔質吸収体２４の毛管力
によって負圧を発生させるものである。ところが、この
方式のインク容器では、ある程度以上インクを入れすぎ
ると全く毛管力が働かなくなるため、あまりたくさんの
インクを入れることができない。また、インクの使用に
際して含浸されたインクをすべて使い切ることができな
いという問題がある。つまり、使用可能なインク量に対
してインク容器２０の大きさが大きく必要となり容積効
率が悪い。また、多孔質吸収体２１に、顔料を分散させ
たインクなどを収容すると吸着作用によりインクが変質
してしまうという問題もある。なお、図５において、２
２は記録ヘッド部、２３は記録ヘッド部２２へのインク
供給路、２１はインク吐出口、２５は大気連通孔であ
る。

【０００７】そこで、吸収体を使用せずにインクを袋に
収容し、その袋をばねによって袋が膨らむ方向に付勢す
ることにより負圧を発生させる形態のものが開発されて
いる。図６にこのタイプのインク容器を示す。このタイ
プのインク容器３０では、インクを使用するに従い袋３
１内に保持されるばね３２が変形し、その変形に従って
負圧が徐々に大きくなるようにしたものである。しか
し、かかるインク容器３０では、袋３１の中のインクを
完全に使い切ることができずに、容積効率があまり改善
されない。さらに、ばね３２自体の製造コストが高くつ
き、また、組み立てにもコストがかかるため、インク容
器自体のコストが高くなるという問題がある。

【０００８】さらにまた、図７に示す形態のインク容器
も実用化されている。これは、インク容器４０の一部に
袋状の可動壁４１を設け、この可動壁４１に沿って取り
付けられたばね４２のばね力で可動壁４１を、インク消
費に従い容器４０の内容積を補填する方向に付勢してい
る。すなわち、容器４０の底部には空気を取り込むため
の大気連通孔２５が設けられていて、記録ヘッド部２２
にインク４３を供給するに従いインク容器４０の内圧が
低下していくが、このとき大気連通孔２５には毛管力の
作用でインクが保持されることですぐには容器４０内に
空気が導入されず、まず可動壁４１が容積を補填する方
向に変形する。そして大気連通孔２５における内外圧力
差が大気連通孔２５の毛管力よりも大きくなると、
（Ｂ）に示すように大気連通孔２５から空気がインク容
器４０内に気泡として導入され、インク容器４０内の負
圧がわずかづつ緩和される。しかして、このような動作
の繰り返しによりインク容器４０内をほぼ一定の負圧に
保つことができる。

【０００９】なお、このインク容器４０は、その使用途
中で温度の高い場所や、気圧の低い場所に放置された場
合、インク容器４０内に閉じ込められた空気が膨張する
が、可動壁４０とこれに取り付けられているばね４２の
作用力とによりインク容器４０内が大気圧よりも高い状
態になるのを防いでいる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すインク容器は、前述の温度差や圧力差に対処する機
能を有するものの、かかる機能を実用的に十分に維持す
るためには、前記袋状可動壁４１をかなり大きくとらな
ければならない。そのためにばね４２自体もかなり大き
くなり、組み立ても複雑であって価格の上昇を招く。

【００１１】本発明の目的は、上述したような従来のイ
ンク容器の問題点に鑑み、多孔質吸収体やばね等を用い
ることなく、より廉価で適切に負圧の発生および維持が
可能であり、かつ環境に対して適応できるインク供給容
器を提供することにある。

【００１２】

【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、本発明は、記録ヘッド部に供給するインクを収容
し、該インクを筐体内で負圧に保つインク供給容器にお
いて、前記記録ヘッド部へのインク供給口と、前記筐体
の底部に配設され、大気に連通し前記インクの供給に応
じて前記負圧の調整が可能な容量可変の負圧調整室と、
該負圧調整室外の前記底部近傍に配設され、前記大気を
前記筐体内に導入可能な大気連通孔とを具備することを
特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、記録ヘッド部にインク供給が
行われ、記録信号に応じてインクが吐出されると、筐体
内の負圧が低下するが、この負圧低下を補償するように
負圧調整室では内部の空気容量が増大する。なお、この
ような容量変化は空気導入口からの大気の導入によって
行われる。

【００１４】また、使用途中でインク供給容器が減圧下
や温度上昇下に置かれたときには、筐体内に閉じ込めら
れている空気が膨張し負圧調整室ではその空気容量が低
下することによって内圧が上昇することを防ぎ、記録ヘ
ッド部に導かれるインクの負圧状態を維持する。

【００１５】

【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。

【００１６】（実施例１）図１は本発明にかかるインク
供給容器の構成例を示す。なお、以下ではいずれもイン
ク吐出機能を具えた記録ヘッド部２と記録ヘッド部２に
供給するインク３を収容するインク供給容器（以下では
インクタンク部と呼ぶ）１とが一体型のインクジェット
ヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）への適用例について述べ
ることとする。

【００１７】ここで、４はインクタンク部１の上方に閉
じ込められている空気層ないし負圧層、５は本発明にか
かり、インク３に負圧を維持させるために設けられてい
る空間（以下では負圧調整室と呼ぶ）、６は負圧調整室
５の天井を形成し、後述するようにしてインク３の負圧
調整にかかわる受圧板、７は受圧板６を変位自在に支持
すると共に負圧調整室５を気液密に保つダイヤフラム式
の伸縮壁、８は負圧調整室５を大気に連通させる空気導
入口である。

【００１８】本実施例においては、インクタンク部１内
の高さを５０ｍｍとし、記録ヘッド部２のインク吐出口
２１がインクタンク部１の底面から１０ｍｍ低い位置と
なるようにした。また、受圧板６のインク３と接する受
圧面積を約４平方ｃｍとした。記録ヘッド部２において
正常にインク吐出機能が保たれるようにするには、イン
ク吐出口２１でのインク圧力を、大気圧に対して約−３
０〜−１５０ｍｍ水頭程度低いレベルの負圧に持たせる
ことが望ましい。また、これよりも圧力が低すぎると、
一度吐出した後のインクの液路へのリフィルが遅くなり
吐出可能な周波数が下がったり、さらには全く吐出でき
なくなってしまう。

【００１９】これらの条件から、インク供給容器（イン
クタンク部）１の設計上、記録ヘッド部２の吐出口２１
でのインクの負圧を使い始めから使い終わりまで通じ
て、常に−５０〜−１００ｍｍ水頭の間に保たれるよう
にするために、伸縮壁７の変形時の抵抗は十分無視し得
るものとして、受圧板６の重量を約３２ｇ、大気連通孔
２５の寸法を毛管力が−１００ｍｍ水頭で外気が導入さ
れる径に設定した。その結果、使い始めの記録ヘッド部
２における吐出口２１での負圧をほぼ７０ｍｍ水頭に保
つことができ、インクの消費に従い、徐々に負圧レベル
が低減するが伸縮壁７がインク水頭の減少により伸び切
った状態では吐出口２１における負圧が−５０ｍｍ水頭
となった。そして、さらにインク３を使い続けていくと
吐出口２１における負圧が再び強くなり、−９０ｍｍ水
頭に達したところで大気連通孔２５からの空気の導入が
始まりこのあとインク３を使い切るまで、ほぼ−９０ｍ
ｍ水頭前後の負圧をそのまま維持することができた。

【００２０】次に、このインクタンク部１を環境温度１
５℃の元でタンク部１内の空気層４がタンクの高さの約
半分となるところまで記録動作によりインクを消費させ
てから停止させ、周囲温度を４５℃に上昇させた。この
場合空気層４は圧力が一定ならばその体積は約１０％膨
張する筈で、実際には受圧板６が約５ｍｍ下がり、吐出
口２１での負圧レベルはほぼ変わらないままであった。

【００２１】このようなインクタンク部１のインク消費
途中の動作状態を図２を用いて説明する。

【００２２】動作の初期状態ではインクタンク部１は図
２の（Ａ）に示すように、伸縮壁７が最も収縮した状態
にあり、受圧板６は最も低い位置にあって、インクタン
ク部１内にはインク３が一杯に満たされた状態にある。
この状態から記録ヘッド部２により記録を実施し、ある
いは記録可能状態とする回復動作のために吐出口２１か
らインク３の吸引が行われると、図２の（Ｂ）に示すよ
うに、伸縮壁７が伸張し、受圧板６がインク３の使用に
従い上方に持ち上がっていく。そしてさらにインク３が
消費され続けると、図２の（Ｃ）に示すように、伸縮壁
７が最伸の状態にまで伸張し、受圧板６が（Ｂ）よりも
さらに高い位置にまで持ち上がる。ここでさらにインク
３の消費が続けられるとインクタンク部１内の圧力が大
気連通孔２５の毛管力を上回り、大気連通孔２５から空
気が（Ｃ）に示すように気泡４Ａとなってインクタンク
部１内に導入される。なおこのような状態は、インクタ
ンク部１内のインク３がすべて消費されるまで継続され
るもので、かくして大気連通孔２５の毛管力によってイ
ンクタンク部１内の圧力を所定範囲内の負圧に保持させ
ることができる。

【００２３】また、インクタンク部１からのインク供給
を途中で停止し、この状態でカートリッジ（ＩＪＣ）全
体を高温下に曝したり、低圧状態に曝すと、インクタン
ク部１内に閉じ込められている空気層４が膨張しようと
する。このとき、図２の（Ｄ）に示すようにインク３の
水位は下がるが、その空気層４の膨張分だけ伸縮壁７お
よび受圧板６が下降することによってインク３が大気連
通孔２５から外部に漏れるのを防いでいる。なお、伸縮
壁７の伸縮によって変化する負圧調整室５の容積は、イ
ンクタンク部１の設計上曝される可能性のある温度や圧
力変動の幅を考慮して決定すればよい。

【００２４】（実施例２）他の実施例を図３に示す。実
施例２では前述の実施例１とは異なりインクタンク部１
内に空気室（バッファ室）１５を設け大気連通孔２５を
バッファ室１５に開口させるようにした。なおバッファ
室１５には、さらにその壁に空気導入口１６が設けられ
ている。

【００２５】また、伸縮壁７および受圧板６によって形
成される負圧調整室５の大きさは実施例１よりも小さ
く、インクタンク部１全体の寸法としては実施例１と同
じであるが、受圧板６の面積が約１．５平行ｃｍと小さ
い点が異なる。この実施例２のインクタンク部１では受
圧板６の重さが１２ｇで、これにより必要な負圧を発生
することができる。すなわち実施例２によれば、受圧板
６を小さくでき、インクタンク部１全体の重量を軽くす
ることが可能となる。

【００２６】図４を用いて実施例２による動作を説明す
る。

【００２７】インクタンク部１の初期状態は図４の
（Ａ）に示すように、伸縮壁７が最も収縮した状態にあ
り、受圧板６は最も低い位置にある。かくしてインクタ
ンク部１の内部はインク３で一杯に満たされており、バ
ッファ室１５には空気が保持されている。この状態から
記録ヘッド部２により記録が行われ、あるいは記録可能
状態とする回復動作として吐出口２１からインク３の吸
引が行われると、図４の（Ｂ）に示すように、伸縮壁７
が伸張し、受圧板６がインク３の使用に従い上方に持ち
上がっていく。さらにインク３の消費が続けられると、
図２の（Ｃ）に示すように、伸縮壁７が一杯に伸張し、
受圧板６は最も高い位置にまで持ち上がる。そしてさら
にインク３の消費が続けられると、インクタンク部１内
の負圧が大気連通孔２５の毛管力を上回り、大気連通孔
から空気が（Ｃ）に示すように気泡４Ａとなってインク
タンク部１内に導入される。なおこの状態で、インクタ
ンク部１内のインク３がすべて消費されるまで、この大
気連通孔２５の毛管力によってインクタンク部１内の圧
力を所定範囲内の負圧に保持させることができる。

【００２８】また、インクタンク部１からのインク供給
を途中で停止し、この状態でカートリッジ（ＩＪＣ）全
体を高温下に曝したり、低圧状態に曝すと、インクタン
ク部１内に閉じ込められている空気層４が膨張しようと
する。このとき、図４の（Ｄ）に示すようにインク３の
水位は下がるが、その空気層４の膨張分だけ伸縮壁７お
よび受圧板６が下降することによってインク３がバッフ
ァ室１５、バッファ室１５からさらに大気連通孔２５を
介して外部に漏れるのを防いでいる。

【００２９】また、実施例１の構成とは異なり、負圧調
整室５の容積が小さいため、温度や気圧の変動が大きい
ときは、伸縮壁７のみでは空気の膨張を吸収することが
できず、（Ｄ）に示すようにインク３が大気連通孔２５
を通ってバッファ室１５にあふれ出す。しかしこのバッ
ファ室１５にあふれ出したインクは、再び記録ヘッド部
２へのインク供給が開始されると逸早く消費されるた
め、すぐに正常な動作状態、すなわち図４の（Ｃ）の状
態に復帰する。

【００３０】なお、バッファ室１５の容積は、伸縮壁７
の伸縮によって得られる負圧調整室５の容積とあわせ
て、インクタンク部１の設計上曝される可能性のある温
度や圧力変動の幅を考慮して決定すればよい。

【００３１】以上に述べた実施例は本発明の態様の一例
を示したものであり、本発明の態様は上記の各実施例に
限定されるものではない。

【００３２】また、以上の実施例では、インクタンク部
を記録ヘッド部と一体にインクジェットカートリッジ
（ＩＪＣ）として形成した例を示したが、インクタンク
部１を記録ヘッド部から分離可能に構成されるものにも
適用される。なお、この場合は、結合部分に公知の接続
手段が設けられることになるが、かかる手段の有無は本
発明の構成に係わるものではない。

【００３３】また、上記実施例においては伸縮壁をフィ
ルム状のダイヤフラム式に構成したが、気液密に保た
れ、ほとんど抵抗なく自在に伸縮可能な部材であれば上
述の例に限られるものでないことは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、記録ヘッド部へのインク供給口と、前記筐体の底部
に配設され、大気に連通し前記インクの供給に応じて前
記負圧の調整が可能な容量可変の負圧調整室と、該負圧
調整室外に配設され、前記大気を前記筐体内に導入可能
な大気連通孔とを具備するので、高価な部品によらず、
しかも常に安定かつ十分な供給能力を有するインク供給
容器を廉価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるインク供給容器の構成例を示す
断面図である。

【図２】本発明にかかるインク供給容器の動作を（Ａ）
〜（Ｄ）の４段階で示す説明図である。

【図３】本発明にかかるインク供給容器の他の実施例の
構成を示す断面図である。

【図４】図３に示す実施例による動作を（Ａ）〜（Ｄ）
の４段階で示す説明図である。

【図５】従来のインク供給容器の一例を示す断面図であ
る。

【図６】従来のインク供給容器の他の例を示す断面図で
ある。

【図７】従来のインク供給容器のさらに他の例の構成を
（Ａ），（Ｂ）の動作段階で示す断面図である。

【符号の説明】

１インクタンク部（インク供給容器）２記録ヘッド部３インク４空気層５空間（負圧調整室）６受圧板７伸縮壁１５バッファ室１６空気導入口２１インク吐出口２３インク供給路２５大気連通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録ヘッド部に供給するインクを収容
し、該インクを筐体内で負圧に保つインク供給容器にお
いて、前記記録ヘッド部へのインク供給口と、前記筐体の底部に配設され、大気に連通し前記インクの
供給に応じて前記負圧の調整が可能な容量可変の負圧調
整室と、該負圧調整室外に配設され、前記大気を前記筐体内に導
入可能な大気連通孔とを具備することを特徴とするイン
ク供給容器。
【請求項２】前記負圧調整室は、前記筐体内のインク
の水頭を受圧すると共に自重により負圧を発生する受圧
板と、該受圧板の周囲部を支持し前記負圧および前記水
頭に応じて伸縮自在な伸縮壁と、により前記筐体内に収
容されるインクとの間を液密に保つことを特徴とする請
求項１に記載のインク供給容器。
【請求項３】インクを収容する室との間を画成する空
気室を有し、該空気室に前記大気連通孔と前記インクを
収容する室に大気を導入する空気導入口とが開口するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給容
器。
【請求項４】前記記録ヘッド部は前記筐体と一体また
は前記筐体に対し着脱自在であることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかの項に記載のインク供給容器。
【請求項５】前記記録ヘッド部は、インクを吐出して
記録を行う機能を具えたインクジェット記録式であるこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載
のインク供給容器。