JP3424313B2

JP3424313B2 - インクタンクの製造方法

Info

Publication number: JP3424313B2
Application number: JP5755494A
Authority: JP
Inventors: 隆男小林; 宗秀金谷; 久宮澤; 聖二望月; 尚志小池; 幸治須田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 2003-07-07
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JPH07266575A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はノズルよりインク滴を吐
出して記録紙上に文字などの記録を行うインクジェット
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルよりインク滴を吐出させて記録紙
上に、記録情報に応じた文字などの記録書き込みを行う
インクジェット記録装置では、微細なノズルからインク
を吐出してインク滴を形成する。インク滴の形成は記録
ヘッド内部に配設された圧力室を電気歪振動子、電気熱
変換素子等により急激に容積変化させ、吐出圧力を発生
することで行われる。そのためインク供給経路内に空気
が混入した場合には、吐出圧力が良好に発生せず、記録
書き込みが不能となる。

【０００３】さらに、インクタンク内のインクが消費さ
れ尽くして供給が断たれると、記録書き込みが不能にな
る。そして、ノズルに至るインク供給経路内に空気が入
り込み、インクを新たに補給しても記録書き込みが可能
になるまでに、多大の時間とインクがかかってしまうと
いった問題が生じる。

【０００４】もとより、このような問題に対処するため
に、インクタンク内にレベル検出器を配設し、またはイ
ンク供給経路の一部にレベル検出器を配設しインクの供
給が断たれる前にインクエンドを検出する構成が用いら
れている。それによりインクエンド時にインク供給経路
内に空気が大量に混入することを防止している。しかし
ながらインクタンクの交換時等のインクタンクと記録ヘ
ッドとの抜き差し時にインク供給経路内に空気が混入す
ることを完全に防止することはできない。

【０００５】そこで従来よりインク供給経路内に混入し
た空気の影響を、インクタンクと記録ヘッドとの抜き差
し時に初期的に抑えるための提案として、特公平３−６
１５９２号公報に記載されたものなどが知られている。
ガスバリア性の極めて高い密封容器内に、脱気したイン
クを収容したインクタンクを減圧状態で収容したもので
ある。この従来例では、密封容器を開封直後はインクタ
ンク内のインクは脱気インクとなっており、この脱気イ
ンクによりインク供給経路内に混入した空気の影響を初
期的に除去しようとするものである。

【０００６】しかし、この密封容器構造は、インクタン
クの姿勢差、位置、接続性等で、自由度がなく、複雑で
ある。またキャリッジの動作に伴って、インクが激しく
揺動し、記録ヘッドの吐出特性に不具合を生ずる。

【０００７】これを解決するために、多孔質部材を収納
したインクタンクが提案されている。このインクタンク
には、インクを充填するための注入孔や、インクの使用
による減少に対応して空気が流入するように、大気と連
通するための通気孔を有する。

【０００８】また前記のように脱気インクにするため、
減圧状態でインクを充填し、さらに、インクタンクを減
圧状態で容器内に包装させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来例では、イ
ンクの表面張力が比較的高くて、泡立ちにくい場合はよ
いが、より減圧度が大きく、脱気度を保ち、信頼性を高
めようとした場合、あるいはインクの表面張力が低く、
泡立ちやすい場合には、インクが注入孔から漏れやすく
なる。また、落としたりといった衝撃を加えた後に減圧
包装すると、僅かな減圧でインクが漏れるので作業性が
悪い。さらに温度変化があるとインク中の気体の膨張
で、インクが漏れる。インクの漏れを防止するためにイ
ンクの充填量を減らして充填効率を落とすとインクタン
クが大きくなるといった問題がある。

【００１０】また、インクタンク中に空間を設けたり、
蓋の形状を工夫して漏れの対策をしても、高温環境下で
はインク中の気体が膨張して漏れてしまい、これを完全
に防ぐことは難しい上に、インクタンクが大きくなると
いった問題がある。

【００１１】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るものでその目的とするところは、信頼性が高く小型の
インクジェット記録装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のインクタンクの
製造方法は、インクを収容するインク溜りと、前記イン
ク溜りと連通する複数の連通孔と、前記インク溜りのイ
ンクをインクジェット記録装置に供給するための連通部
とを備え、前記連通部は前記インクジェット記録装置に
装着される前の状態において封止されているインクタン
クの製造方法において、Ａ．前記連通孔を通じて前記インク溜りを減圧する工
程、Ｂ．インクを前記連通孔から前記インク溜りに供給し充
填する工程、Ｃ．インク充填後大気開放されたインク溜りを、前記連
通孔のうち少なくとも１つの連通孔を開放状態として再
度減圧する工程、Ｄ．前記減圧した後、前記開放状態の連通孔を密封する
工程、Ｅ．前記インクタンクを通気性のない容器内に入れ、該
容器内を減圧し密封包装する工程、とからなることを特
徴とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また前記ＣとＤの工程が、０．０２〜０．
０５ＭＰａのほぼ同圧下で行われることを特徴とする。

【００１６】前記Ｃの工程における開放状態の連通孔
に、大気圧下で非密封に封止部材により仮止めする工程
を備えたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明の上記の構成によれば、インクタンクを
減圧状態で密封することから、インクが再脱気されると
ともに、減圧包装時や輸送時や保存状態でのインクの漏
れがなくなる。またインクタンクと密封容器間に空間を
設けて減圧包装したので、インクタンク内部よりインク
の分解で発生したガスも、ケ−スを通して徐々に減圧包
装内に吸収され、それによりインクタンクの使用初期に
大変信頼性の高い状態に脱気される。これによりインク
タンクの交換時にインク供給路内に混入してしまう空気
による不具合を解消する。

【００１８】また減圧されたインクタンクを包装前に目
視確認できることから、インク漏れ、ケ−スの変形等の
工程検査が容易になる。

【００１９】さらに、非通気性の封止部材で、インクタ
ンク７の上面を覆うことにより、実使用時のインク蒸発
を最小限に抑えられる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

【００２１】図１は本発明のインクジェット記録装置の
一実施例を説明するための主要断面図であり、図２は本
発明のインクジェット記録装置に用いるインクタンクの
主要部の分解斜視図である。図３は主要部の斜視図を示
したものである。また図４は、インクエンド検出回路を
説明するためのブロック図である。記録紙を搬送するた
めに矢印Ａ方向に回転する記録紙搬送手段であるプラテ
ン１に沿って、ガイド軸２ａ上を矢印Ｂ方向に往復運動
するキャリッジ２には、プラテン１に近接して記録ヘッ
ド３が一体的に設けられている。記録ヘッド３の上方に
は、インク溜り６があり内部にポリウレタンフォーム等
の多孔質部材よりなるフォーム６ａを収容したインクタ
ンク７が設けられている。本実施例においてインクタン
ク７は６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの３つの部屋に分割されて、イ
ンク溜り６は３つ設けられている。この部屋各々にはイ
エロー、シアン、マゼンタのカラーインクが充填されて
いる。ただしインクの種類と数が設計上変わればインク
タンク７内の部屋数は必要数に分割されることになる。
インクタンク７には、その蓋８に外部と連通する連通孔
９が設けられ、またその底面にはフォーム６ａとの密着
をはかる台状の突起１０が形成されている。この突起１
０の中心部から下方に向けて記録ヘッド３に連通する連
通部がある。連通部はフォーム６ａ内のインクを取り出
し保持するインク室１１と、インク室１１の端部にゴム
等の弾性部材よりなる盲栓１２により形成されている。
そして、この盲栓１２にフィルタ室４を介して、記録ヘ
ッド３と連通する連通部材である中空針５を挿通するこ
とにより、インクタンク７内に含浸したインクを記録ヘ
ッド３に供給するように構成されている。なお、インク
室１１は盲栓１２及びフォーム６ａにより密閉室の状態
になっている。また、連通孔９の少なくとも１つは開封
可能な非通気性の封止部材２１で使用直前までは封止さ
れていて、使用直前に開封して通気孔９ａとなる。但
し、本実施例では連通孔９は複数個設けてあるが、各部
屋１つだけでも所望の効果を得るのに何等問題はない。
開封するためには図２のように充分に長い封止部材２１
を用い、その端部を引っ張り剥して開封する方法を用い
ると容易に開封できる。さらに、その端部を容器２５内
に接合すれば容器２５から取り出すときに必ず開封さ
れ、使用者の開封忘れなどの問題もなく確実に開封でき
る。また図５のようにインクタンクを取り付けるための
レバー３０に突起３１を設け、インクタンクを取り付け
るときにレバー３０をＣ方向に倒し、この突起３１で突
き破る方法を用いても容易に開封できる。但し、封止部
材２１を開封できる構成であれば、特に専用の器具を用
いて開封しなくてもよい。開封しない他の連通孔９にも
非通気性の封止部材２２を設けてある。

【００２２】ここで封止部材２１を開封して通気孔９ａ
を開ける理由を説明する。全ての封止部材２１，２２は
非通気性のため、通常のプリンタ使用のインク消費スピ
ードに対して、インクタンク内に補充される空気量が少
ないので、プリンタを使用するにつれて徐々にインクタ
ンク内が負圧になる。この負圧が一定値を越えると、つ
まりヘッドのノズルに形成されるインクのメニスカスの
毛細管力を越える負圧がインクタンク内に発生すると、
メニスカスは破壊しインク滴の吐出不良となってしま
う。従って、インクの消費に対応して空気を補充するた
めの通気孔９ａが必要となる。

【００２３】また万一、記録ヘッド３に吐出不良が生じ
た場合には、キャップ１３、配管１４を介して吸引ポン
プ１５を動作することで、記録ヘッド３よりインクを吸
引する。それにより、吐出不良の回復動作が行われる。
吸引されたインクは配管１６を通って廃インク溜１７に
送られる。本発明においては、廃インク溜１７とインク
タンク７とは別体であって廃インク溜１７は記録装置本
体内に配設され、通常は交換されない構成になってい
る。

【００２４】ところで図中符号Ｓ１，Ｓ２は、インクエ
ンド検出用の電極であって、その一方の電極Ｓ１はフォ
ーム６ａと接触するようにインクタンク７の内壁面に設
けられ、他方の電極Ｓ２は、インクと接触する中空針５
が電極を兼ねている。電極Ｓ１とインクタンク７の間に
は、インクが漏れないようにゴム製のＯリング２４がか
ませてある。そして電極Ｓ１には、図４に示したように
基準電圧Ｖｃｃが印可される。また他方の電極Ｓ２を兼
ねる中空針５は接地されている。さらに基準電圧Ｖｃｃ
が印可されている側の電極Ｓ１には、微分回路１９と比
較回路２０とからなる抵抗変化量検出回路が接続してい
る。そして抵抗変化量がある一定レベルを越えたとき
に、出力信号を発生するように構成されている。

【００２５】また記録ヘッド３に印可されるインク滴吐
出用の記録指令信号は、可とう性の信号伝達手段である
ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔＣｉｒｃｕｉ
ｔ）１８により伝達される。そしてＦＰＣ１８上にはイ
ンクエンド検出用の信号線が一体的に配線され、電極Ｓ
１，Ｓ２に接続されている。なお、信号伝達手段として
ＦＰＣ１８の換わりに、ＦＦＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦ
ｌａｔＣａｂｌｅ）等を用いても良いことはいうまで
もない。さらに１枚のＦＰＣではなく、２枚重ねの構成
であっても良いことはいうまでもない。

【００２６】次に本実施例に用いたインクタンクの製造
方法について図６のフロ−チャ−トにより説明する。

【００２７】インクタンク組立工程では、前述図２の構
成からなるインクタンク７を封止部材２１，２２を残し
て組み立てる。

【００２８】インク溜まり減圧工程では、インクタンク
７のインク溜まり６を連通孔９を通して、０．０４ＭＰ
ａ以下に減圧する。この時の減圧度は、充填インク量及
び充填時間を考慮すると０．０２ＭＰａ以下が望まし
い。

【００２９】その後、インク充填工程で連通孔９よりイ
ンクを充填する。この時インクは減圧され、脱気インク
となる。この減圧状態で多孔質部材にインクを充填する
方法については特開昭６０−２４５５６０号公報におい
て開示され説明されているように、インク充填効果は非
常に高い方法である。

【００３０】次に大気圧下で連通孔９のうち９ａ以外を
封止部材２２で封をする。その後、減圧密封工程でイン
クタンク７を０．０２〜０．０５ＭＰａの減圧下にし、
通気孔９ａを封止部材２１で封をする。この減圧下であ
れば、インクは十分再脱気され、通気孔９ａからのイン
ク漏れはない。減圧度を０．０２ＭＰａ以下にすると、
減圧時のインク漏れ、あるいは前述の密封後のわずかな
衝撃、姿勢差、環境温度変化等でインク漏れが起きる。

【００３１】封止後大気開放する。この工程は図７のよ
うに、封止部材２１の２１ａを大気下で仮止めし、０．
０２〜０．０５ＭＰａの減圧下で２１ｂ本止めしてもよ
く、この方が装置上容易である。

【００３２】このようにして密封されたインクタンク７
のインクは、充填後の大気開放及び再減圧で、多孔質部
材のフォ−ム６ａに均一に充填されるとともに、再脱気
される。

【００３３】封止方法には溶着もしくは接着材による方
法などを用いることができるが、インクの漏れを防ぐた
めには溶着の方が望ましい。接着剤を用いる場合、漏れ
を防ぐための接着力と剥離性、インクに犯されないとい
った特性を満足する必要がある。

【００３４】封止部材２１，２２は、非通気性の部材
で、ポリエチレンテレフタレート樹脂あるいはアルミラ
ミネ−トフィルムを主体とし、溶着あるいは接着しやす
いようポリスチレン樹脂やポリオレフィン系樹脂等から
なる積層フィルムである。

【００３５】次に減圧包装工程では、図８のようにイン
クタンク７とスペーサ２８を容器２５に入れ０．０２〜
０．０５ＭＰａに減圧した後、完全にシ−ル部２６をシ
ールし密封包装する。その後大気開放する。

【００３６】インクタンク７と容器２５の間には空間２
９がある。この空間２９によって、インクタンク７の輸
送中や保存中にインクが分解して窒素や酸素などのガス
が発生してもケ−ス壁を通して徐々に脱気される。スペ
ーサ２８に段ボールやウレタンフォームのように空気を
透過し、かつその内部に空間が存在する部材を用いれ
ば、もし容器２５が密着しても部材内の空間が空間２９
の役割を果たす。またインクタンク７を保護する緩衝材
としての役割も果たす。減圧包装時の減圧度は前記封止
部材２１の封止時減圧度とほぼ同じ０．０２〜０．０５
ＭＰａである。これによりインクタンク内と密封容器内
の圧力バランスが保たれ、インクタンク７に溶着あるい
は接着した封止部材２１、２２の接合強度が小さくて
も、剥がれることはない。

【００３７】図９に減圧密封包装された密封容器を示
す。容器２５は、ガスバリア性の極めて高いアルミラミ
ネ−トフィルムで作られた包装袋である。

【００３８】さらに梱包工程で梱包箱２７（不図示）に
収納される。この状態で容器２５のシール部２６は梱包
箱２７との間にあって緩衝材を兼ねている。そのため特
別な緩衝部材を用いる必要はない。

【００３９】次に減圧包装時の真空度と減圧包装状態に
おける保存期間後の窒素量との関係を説明する。大気中
には窒素以外の気体も存在するが、窒素量が最も大きい
ため窒素量がコントロールできればよい。

【００４０】実験によれば表１に示すように密封シール
時の減圧度を制御することにより、包装を開封した直後
のインクタンク７内のインクの脱気度を制御することが
できる。

【００４１】

【表１】

【００４２】表中の窒素量は、飽和値に対するインク中
に溶けている窒素量のパーセンテージで示してあり、本
実施例に用いたインクの場合には、飽和値は１０〜１１
ｐｐｍ程度であった。

【００４３】次に製造時から実使用までのインクタンク
内のインク脱気度がどのように変化するかをインク中の
窒素量に実験デ−タに基づき図１０で説明する。インク
充填後のａ時点で脱気されていたインクは、大気状態に
放置されることにより、約３日後のｂ時点で飽和状態に
達する。ｃ時点で０．０２〜０．０５ＭＰａの減圧下で
インクタンク７を非通気性の封止部材２１で密封する
と、インクは脱気し、さらにインクタンク７の空間２３
にインクに溶解の窒素や酸素が吸収され、ｄ時点の脱気
度までになる。その後は、インクが分解して、インク成
分中の窒素等のガスが発生することもあり、脱気度が落
ちる。ｄ時点までの期間は、周辺環境にもよるが、１日
程度であり、ｅ時点には６ヶ月から１年かけて１０〜２
０％増加していく。ｅ時点で減圧包装すると、インクタ
ンク７のインク脱気度はインクタンク７のケ−ス等を通
して徐々に向上する。長期間中に発生するインクからの
ガスも、空間２９に十分吸収させることができる。ｅ時
点からｆ時点までの期間は、包装状態での保存期間であ
り、実験では２年間を想定した。

【００４４】そして開封後の図中ｆ時点より順次窒素量
は上昇する。インク中の窒素量は、開封後３日程で図中
ｇの略飽和状態に達する。しかしながら実験によると、
脱気による効果は図中ｆの開封後から２〜４週間程度期
待できることがわかった（図中ｈ）。その後は完全飽和
状態となり、本発明で所望するインクの脱気の効果はな
くなる。

【００４５】本実験では、各時点まで十分な期間を設け
て行ったが、実製造工程では、ａ時点のインク充填後、
数時間以内にｃ時点の減圧下封止をし、さらに１日以内
にｅ時点の減圧包装を行なうため、図示のようなＮ2 値
の変化は見られず、脱気度が十分保たれた状態で減圧包
装される。

【００４６】ここでインクの脱気による効果について説
明する。インクタンク７を中空針５に対して抜き差しす
る際に、中空針５より混入する空気の量は、通常は非常
に微量である。実験による確認では、中空針５のインク
流入口径が直径０．８ｍｍ程度の時、混入する空気の量
は、多くてもメニスカス分の０．４立方ｍｍ程度以下で
あった。一度混入した空気は記録ヘッド３に向かって流
れ、フィルタ室４内のフィルタ４ａ（不図示）に到達し
トラップされる。このトラップされた空気はフィルタ４
ａの目粗さが非常に微細なため容易にフィルタ４ａを通
過することはない。実験によればフィルタ４ａの直径が
４ｍｍ、フィルタ室４内の空間幅が０．３〜０．５ｍｍ
程度の時にインクタンク７の抜き差し回数が１０〜数１
０回行なっても記録動作によって該空気がフィルタ４ａ
を通過することはなかった。この程度の空気の混入であ
れば図１０中ｇまでの期間中は、明らかに脱気インクを
記録ヘッド３に供給することができ、それによりインク
タンク７を中空針５に対して抜き差しする際に、中空針
５より混入した空気はインクにとけ込み問題とはならな
い。しかしながら実使用においては中空針５よりインク
タンク７を外したまま放置される場合などは充分に有り
得る。この場合には大量に空気が混入する。大量に空気
が混入すると混入した空気はフィルタ４ａをふさぎイン
クの通過を妨げてしまう。その結果として記録ヘッド３
は吐出不良となる。この場合には吸引ポンプ１５を動作
して吐出不良の回復動作を行うのであるが、インクの脱
気度によって回復性に大きな差があることも実験により
わかった。図１０中ｈで示す開封後２〜４週間程度まで
のインクであれば、フィルタ室４内の空気を吸引ポンプ
１５により吸引除去するのに何ら不具合はない。ところ
がこの期間を過ぎるとインク中の空気量は完全飽和、さ
らには過飽和状態となり、空気と共にフィルタ４ａを通
過するとフィルタ４ａから記録ヘッド３にかけて微小気
泡が発生することが確認された。この微小気泡が記録ヘ
ッド３の圧力室にある場合には吐出不良となってしま
う。

【００４７】以上説明したようにインクタンク７の交換
時に混入する空気に対しては、インクの脱気の効果によ
り吐出不良となるような不具合をなくすことが出来る。
またフィルタ室４内に多量に空気が溜った場合に行う回
復動作においてもインクの脱気の効果により、良好に回
復動作を終了することができる。フィルタ室４内の空気
量が一定以下であれば空気がインクと共にフィルタ４ａ
を通過しないため、図１０中ｇ以降の飽和状態となった
インクであっても回復動作時になんら不具合はない。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、インクタンクを減圧状
態で密閉するため、インクが脱気されると共に、減圧包
装時や輸送時や保存状態でのインクの漏れを防止するこ
とができる。

【００４９】また減圧されたインクタンクを包装前に目
視確認できることから、インク漏れ、ケ−スの変形等の
工程検査が容易になる。

【００５０】

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
説明するための主要断面図。

【図２】本発明のインクジェット記録装置に用いるイン
クタンクの主要部の分解斜視図。

【図３】本発明のインクジェット記録装置の主要部の斜
視図。

【図４】インクエンド検出回路を説明するためのブロッ
ク図。

【図５】本発明のインクジェット記録装置の主要部の斜
視図。

【図６】本発明の製造工程を説明するフロ−チャ−ト。

【図７】本発明の封止部材による封止を説明する斜視
図。

【図８】減圧包装容器内を説明するための断面図。

【図９】減圧包装されたインクタンクを説明するための
斜視図。

【図１０】窒素量と時間の関係を示した図。

【符号の説明】

３・・・・記録ヘッド６・・・・インク溜まり６ａ・・・・フォ−ム７・・・・インクタンク９・・・・連通孔９ａ・・・・通気孔２１・・・・封止部材２２・・・・封止部材２３・・・・空間２５・・・・容器２６・・・・シール部２８・・・・スペーサ２９・・・・空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者望月聖二長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者小池尚志長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者須田幸治長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (56)参考文献特開平５−270001（ＪＰ，Ａ) 特開平５−162301（ＪＰ，Ａ) 特開平５−293970（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/01

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを収容するインク溜りと、前記イン
ク溜りと連通する複数の連通孔と、前記インク溜りのイ
ンクをインクジェット記録装置に供給するための連通部
とを備え、前記連通部は前記インクジェット記録装置に
装着される前の状態において封止されているインクタン
クの製造方法において、Ａ．前記連通孔を通じて前記インク溜りを減圧する工
程、Ｂ．インクを前記連通孔から前記インク溜りに供給し充
填する工程、Ｃ．インク充填後大気開放されたインク溜りを、前記連
通孔のうち少なくとも１つの連通孔を開放状態として再
度減圧する工程、Ｄ．前記減圧した後、前記開放状態の連通孔を密封する
工程、Ｅ．前記インクタンクを通気性のない容器内に入れ、該
容器内を減圧し密封包装する工程、とからなることを特
徴とするインクタンクの製造方法。
【請求項２】前記ＣとＤの工程が、０．０２〜０．０５
ＭＰａのほぼ同圧下で行われることを特徴とする請求項
１記載のインクタンクの製造方法。
【請求項３】前記Ｃの工程における開放状態の連通孔
に、大気圧下で非密封に封止部材により仮止めする工程
を備えた請求項１記載のインクタンクの製造方法。