JP2584937C - - 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、上述した従来のインクタンクを改良し、吸収体併用区分インク室イ
ンクタンク方式を用いて、安定した内部負圧を発生でき、取扱い性の優れた、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、インクタンクの使用状態で記録ヘッドへのインク供給部より
も大気連通部を上側に配置するとともに毛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、前記供給部インク室の底部と連通する連通部を介して底部
で連通され前記連通部を除き実質的に密閉されて構成されたインクを貯蔵するひ
とつないしは複数のインク室と、前記連通部を形成するとともに前記連通部から
上方に延在して前記供給部インク室と前記インク室とを仕切る壁と、を有し、イ
ンクタンクの使用状態で前記インク供給部は前記インク室との連通部に対して上
方に配されて構成されるインクタンクであって、少なくとも前記インク供給部の
上部のインク吸収体の毛細管力を前記連通部近傍のインク吸収体の毛細管力より
も大きくするとともに、前記連通部近傍のインク吸収体の毛細管力が前記仕切り
壁に向かって減少していることを特徴とする。特に、少なくとも前記インク供給
部の上部のインク吸収体の毛細管力を前記連通部近傍のインク吸収体の毛細管力
よりも大きくするとともに、前記連通部近傍のインク吸収体の毛細管力が前記仕
切り壁に向かって減少するような圧縮の分布とすることで供給部側に大気が導入 されることを防止し、連通部側への大気の導入を確保することによって、安定し
た内部負圧を発生することができた。また、インク供給部の上部のインク吸収体
の毛細管力を前記連通部近傍のインク吸収体の毛細管力よりも大きくすることで
、 安定した吐出を維持するとともにインクの不用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１１−１，１１−２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Ｐ
ＣＢ」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１１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５０００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。５００
７、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。５
０１６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、５０
１９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５０１
８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５０２
０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１０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（ｍｍａｑｕａ）、
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Ｐ
３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。すなわち、図１
０〜１２で示されるインク供給部側の圧縮インク吸収体内に実線で示される気液
界面からわかるように、インク室ａの圧縮インク吸収体において、気液界面はイ
ンク供給部側より連通部側が下がっている。このように壁に沿った領域に、上方
の大気連通口から底部の連通部へ向かう大気の経路が実質的に形成されることに
よって、連通部への大気の導入が確保されていることが理解されよう。また、壁
に向かって毛細管力が小さくなっていることも理解されよう。 【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。すなわち、大気
連通口から導入された大気はインク室ｂに供給されないので、インク室ｂ内の減
圧状態を緩和できない。そのためインク室ｂにとっての気液交換が行われず、イ
ンク室ｂのインクが供給できなくなるという状態をもたらしてしまう。 【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。すなわち、大気連通口から導入された大気はインク室ｂに供給 されないので、インク室ｂ内の減圧状態を緩和できない。そのためインク室ｂに
とっての気液交換が行われずインク室ｂのインクが供給できなくなるという状態
をもたらしてしまう 【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。即ち、このように圧縮率（毛細管力）をイ
ンク室ａ、ｂを仕切る壁に向かって小さくすることで、インク室ａ内の圧縮イン
ク吸収体内のインク供給部側の気液界面を上方に安定して維持しながら、インク
室ａ内の大気をインク室ｂ内へ確実に導入できる。従って、インクタンクの負圧
が一定化される条件下でインク室ｂ内のインクをインクジェット記録ヘッドに安
定して供給することができる。 【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において イ
ンクタンクの使用状態で記録ヘッドへのインク供給部よりも大気連通部を上側に
配置するとともに毛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、
前記供給部インク室の底部と連通する連通部を介して底部で連通され前記連通部
を除き実質的に密閉されて構成されたインクを貯蔵するひとつないしは複数のイ
ンク室と、前記連通部を形成するとともに前記連通部から上方に延在して前記供
給部インク室と前記インク室とを仕切る壁と、を有し、インクタンクの使用状態
で前記インク供給部は前記インク室との連通部に対して上方に配されて構成され
るインクタンクであって、 少なくとも前記インク供給部の上部の インク吸収体の毛細管力を前記連通部近傍
のインク吸収体の毛細管力よりも大きくするとともに、前記連通部近傍のインク
吸収体の毛細管力が前記仕切り壁に向かって減少している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とすることで、供給部インク室のインク吸収
体の気液界面に対して、相対的に連通部近傍の気液界面を低く形成することがで
きる。それによりインク供給部側に大気が導入される事を防止し、壁に沿った連
通部側への大気の導入を確保し、安定した内部負圧を発生することができた。ま
た、本発明により安定した内部負圧を発生することで安定した吐出を維持すると
ともに、環境変化などによるインクの不用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可能な構成にすることにより経済的に優れ地球
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。

【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を示す図。 【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を示す図。 【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を示す図。 【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を示す図。 【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を示す図。 【図１５】 本発明の第２実施例のインク室付加の構成例を示す図。 【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を示す図。 【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を示す図。 【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を示す図。 【図１９】 第４実施例における組み立て上の問題点の説明図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 インクタンクの使用状態で記録ヘッドへのインク供給部よりも
   大気連通部を上側に配置するとともに毛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、前記供給部インク室の底部と連通する連通部を介して底部で
   連通され寸記連通。を除き実質的に密閉されて構成されたインクを貯蔵するひと
   つないしは複数のインク室と、前記連通部を形成するとともに前記連通部から上
   方に延在して前記供給部インク室と前記インク室とを仕切る壁と、を有し、イン
   クタンクの使用状態で前記インク供給部は前記インク室との連通部に対して上方
   に配されて構成されるインクタンクであって、 少なくとも前記インク供給部の上の インク吸収体の毛細管力を前記連通部近傍の
   インク吸収体の毛細管力よりも大きくするとともに、前記連通部近傍のインク吸
   収体の毛細管力が前記仕切り壁に向かって減少している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。 【請求項２】 前記記録ヘッドに対して前記インクタンクを分離交換可能にし
   たことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置のインクタンク。 【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請求項１又は請求項２のいず
   れかに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。