JP2584937B2 - インクジェット用インクタンク及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録ヘッドと、記録ヘッ
ドにインクを供給するインクタンクとを用いて記録を行
うインクジェット記録装置及び、インクタンクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録ヘッドとインクタンクとを保
持して記録媒体上を走査して記録を行うインクジェット
記録装置は、記録ヘッドのインク吐出部で安定したイン
クのメニスカスを維持するために、インクタンクに毛細
管力を調整した吸収体を充填してインクを保持させる全
吸収体インクタンク方式が取られていた。全吸収体イン
クタンク方式は、吸収体が最大保持可能なインク量より
もやや少ないインクを保持させて大気連通部側の吸収体
内部にメニスカスを発生させることにより、インクタン
ク供給部で所定の内部負圧を発生させているので、記録
ヘッド及びインクタンクに振動などの機械的衝撃や温度
変化などの熱的衝撃が附与された場合でも記録ヘッドの
吐出部やインクタンクの大気連通部からのインクの漏出
がなく、また、吐出部でのインク内部圧力が複数の印字
姿勢においても所定の範囲になるように、インクタンク
の毛細管力を大気連通部側の吸収体内部のメニスカスと
記録ヘッドの吐出部とのインク水頭差を考慮して調整し
ておくことにより吐出部での安定したメニスカスを維持
することが可能であり安定したインクの吐出が可能であ
る。しかしながら、従来公知の全吸収体インクタンク方
式はインクタンク容積に対する保持可能なインク量（イ
ンク保持比率）が少なく、インクタンクが記録ヘッドと
ともに記録紙に対向して記録走査することを考えると記
録装置本体の小型化やランニングコストの低減化の上で
問題となっていた。特に印字姿勢可変型のインクジェッ
ト記録装置では小型化が重要な要素であり、安定した内
部負圧を発生でき、かつ、インク保持比率の高い方式が
必要となっている。

【０００３】一方、特開昭５６−６７２６９号あるいは
特開昭５９−９８８５７号には、インクタンク内にバネ
で付勢したインク袋を用いたバネ袋インクタンク方式が
開示されている。バネ袋方式はバネ力を用いてインク供
給部での内部負圧を安定して発生させている点で優れて
いるが、所定の内部負圧を得るためのバネ形状の制約
や、インクタンクに袋を固定する工程がやや複雑になり
製造コストが高いこと、さらには薄型のインクタンクで
はインク保持比率が小さくなるなどの問題点も多い。

【０００４】また、特開平２−２１４６６６（ＨＰ社：
対応ＵＳＰ４９２０３６２）には、インクタンク内を複
数のインク室に区切り、互いに負圧発生可能な細孔で互
いに連通させた区分インク室インクタンク方式が開示さ
れている。上述件開示の区分インク室方式はインク室を
互いに連通させている細孔の毛細管力によってインク供
給部での内部負圧を発生させている方式である。区分イ
ンク室方式はバネ袋方式に比べてインクタンクの構成が
簡略化できるので製造コストの面で有利であることと、
インクタンクの形状に機構的な制約が少ない点で有利で
ある。しかしながら、上述件開示の区分インク室方式で
はインクタンクの保持姿勢を変えるとインク残量によっ
ては細孔部のインクがない状態となることがあり、細孔
による内部負圧が不安定となりインク漏れが発生する場
合もあり、インクタンク取り扱い上の制約が大きい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の区分インク室インクタンク方式を改良して、取り扱
い性の優れた、インク保持比率の高いインクタンク方式
を実現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】そこで本発明は、記録ヘ
ッドへの供給部及び大気連通部とを具備するとともに毛
細管力を調整したインク吸収体を内包する供給部インク
室と、それに連通しインクを貯蔵するひとつないしは複
数のインク室とからなるインクタンクであって、インク
室との連通部のインク吸収体の毛細管力よりも、少なく
とも記録ヘッドへの供給部上部のインク吸収体の毛細管
力を強くすることで、安定した吐出を維持するとともに
インクの不如意な漏出を防止して取り扱い性に優れかつ
インク保持比率の高いインクタンクを実現することがで
きた。さらに、記録ヘッドとインクタンクとを分離交換
可能な構成にすることにより経済性に優れ地球環境に優
しいインクジェット記録装置とすることができた。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明のインクジェット記録装置の
記録ヘッド、インクタンク、キャリッジの結合の状態を
示す断面図である。 本実施例における記録ヘッド１０
は電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめ
るための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて
記録を行うバブルジェット方式のものである。 図１に
おいて記録ヘッド１０の主たる構成はすべてヘッドベー
スプレート１１に設けた位置決め用の突起１１−１，１
１−２を位置決め基準としてヘッドベースプレート１１
上に接着ないしは圧着して積層配置されて成る。ここ
で、図１の面内上下方向はキャリッジＨＣのヘッド位置
決め部１０４と突起１１−２とで位置決めされる。更に
図１の横断面図の垂直方向は、突起１１−２の一部がヘ
ッド位置決め部１０４を覆うように突出し、該突起１１
−２の切り欠き部（不図示）とヘッド位置決め部１０４
とで位置決めされる。ヒータボード１３はＳｉ基板上に
複数の列状に配された電気熱変換体（吐出ヒータ）と、
これに電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術に
より形成されてなり、本体装置からの電気信号を受け取
るパッドを端部に配した配線を有するヘッドフレキシブ
ル基板（以下、「ヘッドＰＣＢ」という。）１０５に対
して、それぞれの配線を対応させてワイヤボンディング
により接続されている。 吐出ヒータに対応して複数の
インク流路を各々区分するための隔壁や流路を介して交
換インクタンク１からインクを導入してインク流路に供
給する共通液室と複数の吐出口を形成するオリフィスと
をポリサルフォン等で一体成型した溝天板１２をヒータ
ボード１３に不図示のバネで押圧するとともに封止剤を
用いて圧着固定及び封止してインク吐出部を形成してい
る。

【０００８】溝天板１２に結合封止された流路１５は、
交換インクタンク１と結合可能とするために本実施例に
おいてはヘッドＰＣＢ１３及びヘッドベースプレート１
１に設けた穴を通ってヘッドベースプレート１１の反対
側へ貫通させるとともに、貫通部でヘッドベースプレー
ト１１に接着固定されている。 また、流路１５のイン
クタンク１と結合する側の端部には吐出部へのゴミや不
如意の気泡などの流入を防止するためのフィルタ８が設
けてある。交換用インクタンクは係合ガイド５及び加圧
手段１０３とにより記録ヘッド１０と結合され、インク
供給部のインク吸収体が流路１５の先端に設けたフィル
タ８と接することにより機械的に結合がなされる。結合
後、記録装置本体の記録ヘッド吸引回復ポンプ５０１５
などを用いて、記録ヘッド１０に交換インクタンク１か
ら強制的にインクを供給充填することでインク結合を行
う。

【０００９】本実施例では加圧手段による係合時に記録
ヘッド１０及び交換用インクタンク１が結合されるとと
もに、同一方向で記録ヘッド１０とキャリッジＨＣとが
機械的及び電気的接続がなされることになるのでヘッド
ＰＣＢ１０５上のパッドとヘッド駆動電極１０２との位
置決めも確実に行われる。

【００１０】リングシール９はインク供給部４のガタを
許容できるように交換インクタンク外壁との接合部を広
めに取れるように、本実施例ではやや太い弾性体リング
で構成している。

【００１１】以上説明したように、本実施例では交換イ
ンクタンク１と記録ヘッド１０とを十分に結合させた上
で交換インクタンクを付勢することで、キャリッジと記
録ヘッドと位置決めを簡単な構成で確実に行うととも
に、記録ヘッドと交換インクタンクとを本体外で簡単に
結合した上でキャリッジに装着する様にしたので交換操
作を容易にすることができた。 また、本実施例では、
キャリッジ（記録装置本体）と記録ヘッドとの電気的接
続も同時に行うように構成したので、記録ヘッド・交換
インクタンクの交換時の操作性も良好であるが、電気的
接続を別途コネクタ接続方式などにして、記録ヘッドの
位置決めと交換インクタンクとの結合をより確実なもの
とするための構成自由度を高くするのも良い。

【００１２】ここで、本実施例におけるインクジェット
記録装置における記録ヘッドの配置および動作を説明す
るために、横置き印字姿勢の図４を用いて記録装置の動
作を説明する。 図４で、記録媒体Ｐをプラテンローラ
５０００を用いて紙面下方から上方へ案内し、紙押さえ
板５００２でキャリッジ移動方向にわたってプラテン５
０００に対して押圧する。 キャリッジＨＣは、キャリ
ッジ駆動ピンをそのらせん溝５００４にはめ込んでそれ
自身が回転することで駆動源として動作するリードスク
リュー５００５とリードスクリューに平行に配置された
スライダ５００３とに支持係合されてプラテンローラ５
０００上に案内された記録媒体Ｐの記録面に沿って左右
に往復動する。 リードスクリュー５００５は駆動伝達
ギア５０１１、５００９を介して駆動モータの正逆回転
に連動して回転駆動制御される。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。 画像記録
信号は記録ヘッドを搭載するキャリッジの移動にタイミ
ングを計って記録ヘッドに送られ所定の位置でインク滴
を吐出させて記録を行う。 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。
吸引手段、ブレード等は、この形態でなくとも良く、周
知のものが適用可能なことはいうまでもない。 また、
５０１２は、吸引回復動作のタイミングを決めるための
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。 これらの回復
手段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が所定のタイミングで行える様に構
成されている。

【００１３】本実施例のインクジェット記録装置は図５
に示すように、縦置き印字姿勢においても印字可能であ
り、縦置き印字姿勢では記録ヘッド１０の下面に記録媒
体Ｐを対向させて記録走査を行うように構成されてお
り、プラテンローラ５０００に巻きつけずに記録媒体Ｐ
をほぼ同一平面内で給紙・印字・排紙を行うことが可能
であるのではがきやＯＨＰ用紙などの厚手の剛性の高い
記録媒体にも印字することができる。 そのため、本実
施例の印字姿勢可変型インクジェット記録装置の外装は
図４の底面に４つのゴム足と左側側面に２か所のリブと
引き出し可能な補助脚５０１８が備えてあり、各々の印
字姿勢で記録装置本体を安定に支持することができる。
縦置き印字姿勢では記録媒体Ｐに対向する記録ヘッド１
０の吐出部よりも交換インクタンク１の方が上部に配置
されるので、その分のインクの水頭圧を支えたうえで吐
出部におけるインク内圧を若干の正圧、好ましくは若干
の負圧に維持して吐出部のインクのメニスカスを安定化
することが必要となる。

【００１４】図１に示したインク内圧の条件がやや厳し
い縦置き印字姿勢で、交換用インクタンクの機能説明を
行う。図２は本発明の第１実施例のインクジェット記録
装置のインクタンク部分の説明図である。 本実施例の
インクタンク１は内面を２つのインク室（ａ、ｂ）に仕
切るとともに底部で連通させ、インク供給部のインク室
ａに毛細管力を調整したインク吸収体２をほぼ隙間なく
詰め込むとともに大気連通部３を設けた吸収体併用区分
インク室方式である。

【００１５】図２のインクの状態は、インク室ａ，ｂに
十分に充填された初期状態からインク室ａの供給可能な
インク及びインク室ｂの半分程度のインクを消費した状
態である。図２において、圧縮インク吸収体のインク
は、記録ヘッドの吐出部からの水頭圧とインク室ｂ内の
減圧と圧縮インク吸収体内の毛細管力とが釣り合った高
さで維持されている。インク供給部からインク供給がな
されるとインク室ａのインク量は減らず、インク室ｂの
インクが消費される。すなわち、インク室ａ内のインク
分布は変化せず内圧の平衡を維持したまま、インク室ｂ
からインク供給に見合うだけのインクが消費されるとと
もにその分の大気がインク室ａを介して大気連通部から
導入される。

【００１６】この際、図２に示すようにインク室壁下端
部でインクと大気の交換が生じ、インク室ａの圧縮イン
ク吸収体に形成されたメニスカスはインク室ｂに近接し
た部分から一部破断され、インク室ｂの圧力が圧縮イン
ク吸収体のメニスカス保持力等と釣り合うようにインク
室ｂに大気が導入される。 図２を用いて本発明の吸収
体併用区分インク室方式のインク供給及びインク内圧の
発生原理をさらに説明すると、インク室壁近傍の圧縮イ
ンク吸収体はインク室ａのインクが所定量消費された状
態では大気連通部と連通されているため大気圧に対して
メニスカスを形成している。すなわち、インク供給部の
インク内圧は圧縮されて所定の毛細管力に調整されてい
るインク室壁近傍の圧縮インク吸収体によって維持され
ている。インクが流出する前のインク室ｂの上部の閉塞
された空間はインク室壁近傍の圧縮インク吸収体の毛細
管力及びインク室ｂに残っているインクの水頭圧と釣り
合い、圧縮インク吸収体の形成するメニスカスを保持す
るように減圧されている。この状態からインク供給部を
介して記録ヘッドにインクが供給されると、インク室ｂ
からインクが流出し、インクが消費されたインク室ｂは
その分だけさらに減圧されることになる。その際、イン
ク室壁下端部の圧縮されたインク吸収体に形成されたメ
ニスカスが一部破断されて、過剰に減圧されたインク室
ｂの圧力が圧縮されたインク吸収体のメニスカス保持力
及びインク室ｂ内のインク自身の水頭圧と釣り合うよう
に消費中のインク室に大気が導入される。すなわち、イ
ンク供給部の内圧は、インク室壁下端部近傍の圧縮され
たインク吸収体の毛細管力によって所定の値に維持され
る。

【００１７】図３は本実施例の交換インクタンクのイン
ク供給部における内圧がインク供給量（消費量）に応じ
て変化する様子を示すものである。初期状態（図６）で
は、上述のようにインク室ｂからのインク供給が始ま
る、すなわち、インク室壁下端部にメニスカスが形成さ
れるまでインク室ａに存在しているインクが供給される
ので、従来の全吸収体方式のインクタンクと同様にイン
ク室ａ内の圧縮インク吸収体のインク上面（気液界面）
の毛細管力とインク自身の水頭圧とのバランスによって
インク供給部の内圧が発生している。インク供給（消
費）に伴ってインク室ａのインクが減少して上述のごと
くインク室下端部に気液界面が形成される状態（図２）
となるとインク室ｂからのインク供給が始まり、インク
室下端部近傍の圧縮インク吸収体の毛細管力によってイ
ンク供給部の内圧が維持されるようになり、インク室ｂ
からインクが供給されている間はほぼ一定の内圧を保持
する。インクが更に消費されてインク室ｂのインクがほ
ぼ消費されてインク室壁下端部よりインク室ｂのインク
液面が低くなると（図７）、インク室ｂに大気が一気に
供給されインク室ｂが大気と完全に連通し、インク室ｂ
に残余していた若干のインクがインク室ａの圧縮インク
吸収体に吸収されてインク室ａ内のインクが増量するた
めインク上面（気液界面）がやや上昇する分だけインク
供給部の内圧がやや正方向に変化する。さらにインクが
消費されるとインク室ａのインクが再び消費されはじめ
るが、インク供給部より気液界面が下がると記録ヘッド
に大気が供給され始めるのでインク供給の限界となり
（図８）、インクタンクの交換が必要となる。本発明者
の検討では、記録ヘッドへの結合時に前述の記録装置本
体の吸引手段で吸引回復を行い、結合時に発生するイン
ク流路中の気泡を除去するとともに若干のインクをイン
クタンクから流出させることで初期から安定したインク
内圧を維持することが可能であり、インク室ａのインク
を初期及び交換直前に消費する場合においても、図３に
示したインク安定供給期間で記録特性になんら問題はな
く、良好な記録が行えた。

【００１８】図９は圧縮インク吸収体のバッファ吸収体
としての機能を説明するもので、図２の状態から大気圧
の減圧ないしは温度上昇によるインク室ｂ内の空気の膨
張などでインク室ｂのインクが溢れだした様子を示して
いる。本実施例ではインク室ａに溢れだしたインクを圧
縮インク吸収体で保持させているが、０．７気圧の場合
は最大でもインク室ｂの容積の約３０％のインク量の漏
出と前述のごときインク室ｂからのインク供給時のイン
ク室ａ内の残余インク量とを考慮して、インク室ａの圧
縮インク吸収体のインク吸収容量を決めれば良い。上記
の例ではインク室ｂからインク室ａにインクが流出する
ので、インク室ａのインク量が一時的に増加して気液界
面が上昇するので、使用初期と同様にインク内圧の安定
期より一時的にやや正側の内圧になるが記録ヘッドの吐
出特性への影響は小さく実使用上の問題はない。 ま
た、大気圧が減圧前のレベルに回復（１気圧に戻ったと
する）した場合は、インク室ａに漏出して圧縮インク吸
収体に保持されていたインクが再びインク室ｂに戻り、
気液界面が元の状態に戻るまでインク室壁下部での気液
交換は生じないので、インクタンク内でのインクの分布
は元のままである。上記の現象はインクタンクの温度変
化の場合でも同様であるが、５０ｄｅｇ程度の温度上昇
があっても漏出量は上記減圧時よりも少ない。逆に、大
気圧が上昇すると、インク室ｂの上部のインク水頭圧分
だけ元々減圧されている空気と上昇した大気圧との差が
大きくなり過ぎるのでインクないしは大気をインク室ｂ
に引き込んで所定の圧力差に戻ろうとするが、そうした
場合には、インク室ｂからのインク供給時と同様に、イ
ンク室壁下端部近傍の圧縮インク吸収体のメニスカスが
破断して主に空気がインク室ｂに導入されて圧力平衡と
なるので、インク供給部のインク内圧はほとんど変化せ
ず、記録特性に対する影響はほとんどない。上記の例で
大気圧が元に戻った場合はインク室ｂに導入された空気
の分だけインク室ｂからインク室ａにインクが流出する
ので、前記例と同様にインク室ａのインク量が一時的に
増加して気液界面が上昇するので、使用初期と同様にイ
ンク内圧の安定期より一時的にやや正側の内圧になるが
記録ヘッドの吐出特性への影響は小さく実使用上の問題
はない。上記の問題は、たとえば高地の減圧下で使用さ
れていた記録装置を標準大気圧の低地に移動して使用す
る場合などに生ずるが、その場合でもインク室ｂへの空
気導入が生ずるだけで、また、再び高地へ移動して使用
する際にややインク供給部のインク内圧が若干上昇する
だけであり、さらに、標準大気圧よりも著しく高い状態
での使用はあまり考えられないので、上述のごとく実使
用上大きな問題とはならない。

【００１９】また、インクタンク使用初期から交換直前
まで、インク室ａの圧縮インク吸収体によってインク室
ａ内のインクは確実に保持されており、また、インク室
ｂは閉塞されているので開口部（大気連通部及びインク
供給部）からのインクの漏出はなく、取り扱い性に優れ
る。

【００２０】次に、本発明の吸収体併用区分インク室方
式における圧縮インク吸収体及びインク室構成のの必要
条件について詳細に説明する。

【００２１】まずインク室の構成としては、圧縮インク
吸収体のインク吸収容量とインク室の容積との関係につ
いては、前述の減圧時ないしは温度変化時のインクの漏
出を防止するという観点から、インク室ｂからの最悪条
件下でのインク漏出量とインク室ｂからのインク供給時
にインク室ａに保持させるインク量とを考慮してインク
室ａの最大インク吸収容量を決めて、圧縮インク吸収体
のインク吸収率を考慮して少なくともその分の圧縮イン
ク吸収体を収納するだけの容積をインク室ａに持たせれ
ば良い。インク室ｂからのインク漏出量の最悪条件での
見積もりは、たとえば、大気圧の最大減圧条件を０．７
気圧とした場合、インク室ｂからのインク流出量が最大
となるのは、インク室ｂの容積の約３０％のインクがイ
ンク室ｂに残余している場合で、インク室壁下端部より
下のインクも前述のようにインク室ａの圧縮インク吸収
体に吸収されるとすれば、その場合インク室ｂに残余し
ているすべてのインク（インク室ｂの容積の約３０％）
が漏出すると考えれば良い。大気圧の最大減圧条件を最
悪条件を０．５気圧とすれば、同様にインク室ｂの容積
の約５０％のインクが漏出することになる。すなわち、
減圧下ないしは温度上昇時に膨張するインク室ｂ内の空
気は残余インク量が少ないほど大きくなり大量のインク
が押し出されるが、インク室ｂ内の残余インク量以上に
漏出することはないので、残余インク量が減るにしたが
って漏出インク量は増大していくが、前者の０．７気圧
の場合には残余インクが３０％を越えると、空気の膨張
量よりも残余インク量が小さくなるので、漏出インク量
は減少することになり、インク室ｂの容積の約３０％
（０．５気圧では約５０％）が最大漏出インク量であ
る。

【００２２】次にインク室壁下端部に形成されるインク
室間の連通部の大きさは、上部が閉塞されているインク
室ｂ内のインクが連通部でメニスカスを形成できない程
度の大きさ以上であることが第１条件であり、さらにイ
ンク供給部からの最大インク供給速度（記録装置本体で
の吸引時やベタ印字時のインク供給速度）に応じて、イ
ンクの粘度などの特性を考慮して円滑な気液交換がなさ
れるだけの開口を持たせれば良い。ただし、前述のごと
くインク室インク室ｂの残余インクのインク上面がイン
ク室壁下端部よりも下がった場合は、インク供給部のイ
ンク内圧がその分一時的に正方向に変化するので、その
際の記録ヘッドのインク吐出特性への影響が少なくなる
ように設定すれば良い。

【００２３】インクタンクの動作説明で述べたように、
本吸収体併用区分インク室方式では、インク室壁近傍の
圧縮インク吸収体でインク供給部のインク内圧を保持し
ているので、インク室ｂからのインク供給時に所望の内
圧を維持するためには、インク室壁下端部近傍の圧縮イ
ンク吸収体の毛細管力の調整が必要である。すなわち、
インク室壁下端部近傍の圧縮インク吸収体の毛細管力は
記録時に必要なインク内圧を発生できるように圧縮率な
いしは初期ポアサイズを設定すれば良い。たとえば、イ
ンク供給部で必要とされるインク内圧がマイナスｈ（ｍ
ｍａｑｕａ）、インク室壁下端部近傍の圧縮インク吸収
体はインクをｈｍｍ引き上げられる毛細管力を有してい
れば良く、圧縮インク吸収体の構成を簡略化して考えれ
ば、インクの密度をρ、インクの表面張力をγ、インク
吸収体とインクの接触角をθ、重力加速度をｇとすれ
ば、圧縮インク吸収体の細孔部半径Ｐ１は、 Ｐ１＝２γｃｏｓθ／ρｇｈ であれば良い。

【００２４】インク室ｂからインクを供給している間、
インク室ａ内でのインクの気液界面がインク供給部で、
インク供給部の上端よりも低くなると記録ヘッド側へ大
気が供給されるので、インク供給部近傍の気液界面は少
なくともインク供給部上端よりも高い位置に維持されて
いなければならない。すなわち、インク供給部上部の圧
縮インク吸収体は、インク供給部で必要とされるインク
内圧に相当するｈｍｍに加えてインクタンク下面からイ
ンク供給部上端よりも高い気液界面設定位置（ｉｍｍ）
の高さ、すなわち、（ｈ＋ｉ）ｍｍの高さまでインクを
引き上げる毛細管力を持たせれば良い。上記と同様に圧
縮インク吸収体の構成を簡略化して考えれば、インク供
給部上部の圧縮インク吸収体の細孔部半径Ｐ２は、 Ｐ２＝２γｃｏｓθ／ρｇ（ｈ＋ｉ） であれば良い。上式でインク供給部直上の気液界面の高
さ（ｉｍｍ）はインク供給部上端よりも高い位置であれ
ば良く、インク室ａの更に内側の圧縮インク吸収体では
インク室壁に向かって徐々に低く気液界面が設定される
ように、インクの引き上げ力（毛細管力）を徐々に小さ
く（同一の吸収体であれば、細孔部半径Ｐ３を徐々に大
きく）するか（図１０）、インク室壁近傍のみで圧縮イ
ンク吸収体の毛細管力を小さくして（図１１）、インク
室壁下端部の毛細管力（同一の吸収体であればＰ１）に
つなげれば良い。

【００２５】インク室ｂからの安定したインク供給がな
されている場合の圧縮インク吸収体内の気液界面より下
側になる部分の圧縮インク吸収体の毛細管力は、インク
タンクに衝撃や傾斜、あるいは急激な温度変化など特別
な外力が作用しなければどのように毛細管力が調整され
ていても良いが、そうした外力やインク室ｂのインクが
すべて消費された後もインク室ａの残余インクを供給す
るためには、インク室壁下端部の毛細管力（細孔部半径
Ｐ１）よりもインク供給部に向かって徐々に毛細管力を
大きく（細孔部半径Ｐ４）なるように設定し、インク供
給部の毛細管力をもっとも大きく（細孔部半径Ｐ５）す
れば良い（図１２）。すなわち、毛細管力の調整は、少
なくとも （インク室壁下端部）＜（インク供給部直上部） であれば良く、更に好ましくは、 （インク室壁下端部）＜（インク室中間下部）＜（イン
ク室中間上部）＜（インク供給部直上部）＜（インク供
給部） であれば良い。

【００２６】また、同一の圧縮インク吸収体を用いて簡
略化して考えると細孔部半径は少なくとも、 Ｐ１＞Ｐ２ であれば良く、更に好ましくは、 Ｐ１＞（Ｐ３、Ｐ４）＞（Ｐ２、Ｐ５） であれば良い。Ｐ３とＰ４、Ｐ２とＰ５の関係は圧縮率
の分布設定に応じてＰ３＞Ｐ４、ないしはＰ２＞Ｐ５と
しても、また、Ｐ３＝Ｐ４、Ｐ２＝Ｐ５としても良い。

【００２７】図１０〜１２に、上述の関係を同一の圧縮
インク吸収体で圧縮率の調整により実現するための例と
して、本発明で好ましい圧縮率分布を示す。

【００２８】図１３は比較例としてインク供給部側の圧
縮インク吸収体の毛細管力をインク室壁近傍よりも強く
しない場合にインク室ａからインクをある程度消費させ
た状態を示す。本比較例では、インク室壁下端部近傍に
気液界面が形成される前にインク供給部上端よりも気液
界面が低下してしまうので、インク室ｂのインクを供給
できず、大気連通部から導入された大気が直接インク供
給部から記録ヘッドへ供給されてしまい、その時点でイ
ンクタンクは使用不能となる。

【００２９】図１４は第２の比較例として、本発明とは
逆にインク供給部よりもインク室壁側（図１４−１）な
いしは下端部近傍（図１４−２）の圧縮インク吸収体の
毛細管力を大きくした場合の例を示すが、前記比較例と
同様に、インク室壁下端部近傍に気液界面が形成される
前にインク供給部上端よりも気液界面が低下してしまう
ので、インク室ｂのインクを供給できず、大気連通部か
ら導入された大気が直接インク供給部から記録ヘッドへ
供給されてしまい、その時点でインクタンクは使用不能
となる。

【００３０】本実施例では、記録ヘッドをひとつ有する
単色記録装置で説明したが、異なる色のインクを吐出可
能な複数の記録ヘッド、例えば、Ｂｋ・Ｃ・Ｍ・Ｙの４
ヘッドを持つカラーインクジェット記録装置にも適用可
能であり、ひとつの記録ヘッドで複数色のインクを吐出
できる様な記録ヘッドでも適用可能であり、その場合は
交換タンクの結合位置・方向を規制する手段を付加すれ
ば良い。

【００３１】また、本実施例ではインクタンクを交換す
る例で説明したが、記録ヘッドと所定量のインクを詰め
たインクタンクとを一体的に形成した、記録ヘッド・イ
ンクタンク一体交換方式に適用することも可能である。

【００３２】（実施例２）図１５〜図１６は本発明の第
２実施例を示す図であり、インク室ｂに連通させてさら
に２つのインク室ｃ及びｄを設けた例を示す。本変形例
ではインク室ｂ、インク室ｃ、インク室ｄの順でインク
が消費される。本変形例でインク室を４つに分割してい
るのは、前記実施例で説明した減圧環境下及び温度変化
時のインクの漏出を防止することにあり、例えば図２０
の状態でインク室ｂ及びインク室ｃ内の大気が膨張する
場合、インク室ｂの大気膨張分はインク室ａを介して大
気連通部から解放され、インク室ｃの大気膨張分はイン
ク室ｂ及びインク室ａにインクが流出することで解消さ
れる。すなわち、インク室ａにバッファ室としての機能
を持たせており、インク室ａの圧縮インク吸収体のイン
ク保持容量はひとつのインク室からの漏出分を考慮して
設定すれば良いことになる。そのため、圧縮インク吸収
体の占める容積を前記実施例に比べて小さくすることが
可能となり、インク保持比率を高くすることが可能であ
る。

【００３３】（実施例３）図１７は本発明の第３の実施
例を示す図であり、インク室ａに収納する圧縮インク吸
収体を３分割して各々の圧縮インク吸収体に特定の機能
を持たせている。図１７で、インク室ａの大半を占める
インク供給部側の圧縮インク吸収体は毛細管力を高める
ために予め高い圧縮率で圧縮された部材であり、インク
室下端部の圧縮インク吸収体はそれよりも小さくかつイ
ンク供給部において必要なインク内圧を発生させるため
に十分な毛細管力となるように予めやや低い圧縮率で圧
縮された部材であり、さらにインク室壁に沿う形で圧縮
率のもっとも小さい部材を配してインク室下端部近傍で
の気液界面形成を促進させている。本実施例では、圧縮
インク吸収体を３部材に分割して各々予め圧縮した上で
収納させたので、インクタンクの組み立てのやや工程が
やや複雑になるが、各々の部分で必要な圧縮率（毛細管
力）を安定して実現することが可能となるとともに、イ
ンク室壁横に毛細管力の弱い吸収体を配置したので、上
述のごとく、インク供給部の内圧がより早く所定値に維
持される効果がある。

【００３４】（実施例４）図１８は本発明の第４の実施
例を示す図であり、第３実施例と同様に圧縮インク吸収
体を３部材に分割して、さらにインク室ｂの底部に圧縮
率の小さな（中間の毛細管力）圧縮インク吸収体を伸ば
した構成としている。本実施例ではインク室壁下端部よ
りもインク室ｂのインクが少なくなった場合でもインク
室ａ内へのインクの流出を抑制する効果があるので、イ
ンク供給部のインク内圧変化を少なくできる。そのため
インク室下端部のインク室間連通部の開口を大きくする
ことができ設計上の制約をやや小さくすることができ
る。しかしながら、本実施例で、図１９に示すようにイ
ンク室壁下端部で圧縮インク吸収体を組み上げ時にさら
に部分的に強く圧縮してしまうと、インク室ｂ側の圧縮
率が部分的に高くなり毛細管力も増大し、元々の圧縮率
でそれより弱い毛細管力のインク室ａ側の部分との間で
大気遮断が生じてメニスカスが形成されインク室ｂから
のインク供給ができなくなる場合もあり、注意が必要で
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、区分イ
ンク室インクタンク方式を改良して、記録ヘッドへの供
給部及び大気連通部とを具備するとともに毛細管力を調
整したインク吸収体を内包する供給部インク室と、それ
に連通しインクを貯蔵するひとつないしは複数のインク
室とからなるインクタンクであって、インク室との連通
部のインク吸収体の毛細管力よりも、少なくとも記録ヘ
ッドへの供給部上部のインク吸収体の毛細管力を強くす
ることで、安定した吐出を維持するとともにインクの不
如意な漏出を防止して取り扱い性に優れかつインク保持
比率の高いインクタンクを実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の記録ヘッドおよび交換イ
ンクタンクのキャリッジへの装着状態を表す断面図。

【図２】インク室ｂからのインク供給状態の説明図。

【図３】インク供給に伴うインク供給部内圧の説明図。

【図４】本発明の適用可能な印字姿勢可変型インクジェ
ット記録装置の１例の斜視図。

【図５】縦置き印字姿勢の説明図。

【図６】第１実施例のインク供給初期の説明図。

【図７】インク室ｂからのインク供給終了時の説明図。

【図８】インクの供給限界の説明図。

【図９】インク室ａの圧縮インク吸収体の漏出インクバ
ッファ機能の説明図。

【図１０】第１実施例の圧縮インク吸収体の圧縮率分布
の例。

【図１１】第１実施例の圧縮インク吸収体の圧縮率分布
の更なる例。

【図１２】第１実施例の圧縮インク吸収体の圧縮率分布
の更なる例。

【図１３】本発明の比較例の圧縮インク吸収体の圧縮率
分布の例。

【図１４】本発明の比較例の圧縮インク吸収体の圧縮率
分布の更なる例。

【図１５】本発明の第２実施例のインク室付加の構成
例。

【図１６】本発明の第２実施例のインク室付加の更なる
構成例。

【図１７】本発明の第３実施例の圧縮インク吸収体分割
配置の例。

【図１８】本発明の第４実施例のインク室ｂへのインク
吸収体配置の例。

【図１９】第４実施例における組み立て上の問題点の説
明図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小板橋 規文 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 名越 重泰 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 杉本 仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 植月 雅哉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松原 美由紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 後藤 史博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−34353（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−171271（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録ヘッドへの供給部及び大気連通部と
   を具備するとともに毛細管力を調整したインク吸収体を
   内包する供給部インク室と、それに連通しインクを貯蔵
   するひとつないしは複数のインク室とからなるインクタ
   ンクであって、インク室との連通部のインク吸収体の毛
   細管力よりも、少なくとも記録ヘッドへの供給部上部の
   インク吸収体の毛細管力を強くしたことを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置のインクタンク。
2. 【請求項２】 記録ヘッドとインクタンクとを分離交換
   可能に構成したことを特徴とする第１項記載のインクジ
   ェット記録装置のインクタンク。
3. 【請求項３】 記録時におけるインクタンクの保持姿勢
   が、インク室との連通部よりも、記録ヘッドへの供給部
   が上部となるよう第１項〜第２項記載のインクタンクを
   保持するインクジェット記録装置。