JP2791250B2

JP2791250B2 - インクカートリッジ

Info

Publication number: JP2791250B2
Application number: JP4198661A
Authority: JP
Inventors: 仁杉本; 昌彦日隈; 雅実池田; 弘光平林; 規文小板橋; 重泰名越; 雅哉植月; 美由紀松原; 史博後藤; 勇治秋山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JPH06183017A; AU1426099A; AU3309195A; AU705946B2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッドにインクを
供給し、供給されたインクを吐出して記録媒体に記録を
行うインクジェット記録装置に用いられるインクカート
リッジ及びインクジェットヘッドカートリッジに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置に使用されてい
るインクタンクは、記録時に記録ヘッドから吐出される
インク量に見合ったインクを良好に供給できると共に、
非記録時においては吐出口からのインクの漏れなどがな
いことが要求される。

【０００３】又、そのインクタンクが交換型である場合
には、インクタンクの脱着がスムーズでその際のインク
漏れなどがなく、確実に記録ヘッドへインクを供給する
ことが要求される。

【０００４】従来のインクジェット記録装置用のインク
タンクとしては、先ずインク袋にインクを入れたものを
記録ヘッド位置に対して下方に装着し、インク供給チュ
ーブを引き回すことにより記録ヘッドにインクを供給す
る方式ものがある。この方式はタンクと記録ヘッドとの
高さの差によって負の水頭圧を発生させて、インク吐出
口部で安定したインクのメニスカスを維持している。し
かしながら供給系自体が非常に大きなものとなり装置の
小型化が難しいばかりか、チューブでのインクの蒸発な
どにともない回復ポンプでのインクの消費量の増大を招
き、廃インク処理の問題やランニングコストの増大とい
う問題もあった。

【０００５】この他に従来のインクジェット記録装置に
使用されるインクタンクとしては、特開昭６３−６３２
４２号公報に開示されている。これは、インクタンク
内に発泡剤（吸収体）が配置された複数のインク射出オ
リフィスを備えたインクジェット記録カートリッジであ
り、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、インクタンク内に発泡材であ
るポリウレタンフォームのような吸収体を充填し、この
吸収体の毛細管力によってインクを保持している。この
場合、インクタンク内ほぼ全体に吸収体を必要とし、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
を保持させておくことにより、内部負圧を発生させてい
るので記録ヘッドおよ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付与された場合でも
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
インクの漏れ出しがない。しかしながら、この従来のタ
ンク内全体に吸収体を充填した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、しかも使用されずに残るインク量が多くなり使用効
率が悪いという問題があった。さらにインクタンクが記
録ヘッドと共にキャリッジ上に搭載し記録紙に対向して
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。

【０００６】そこでインクの使用効率の高いものが望ま
れておりインクタンク内には吸収体を用いない方式のも
のも提案されている。

【０００７】特開昭５６−６７２６９号公報及び特開昭
５９−９８８５７号公報には、インクタンク内にバネで
付勢したインク袋を用いた方式が開示されている。この
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はいるが、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がある。

【０００８】また、最近ではインクタンク内全体に吸収
体を充填せずに、部分的に吸収体を充填したタイプのも
のが提案されている。これは、多孔質部材を充填してい
ない部分を設けることにより、インク保持比率を向上さ
せたことによりインクの使用効率を向上している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のイ
ンクカートリッジは、インクの使用効率、インク漏れ、
安定負圧の発生等の観点から必ずしも満足のいくもので
はなかった。

【００１０】（目的）本発明の目的は、負圧発生部材を
使用したインク使用効率の高いインクカートリッジを提
供することにある。

【００１１】また、本発明は、物流時やインクジェット
記録装置の使用条件において、記録ヘッドおよびインク
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
撃が付与された場合でもインクの漏れ出しの無い、より
信頼性の高いインクカートリッジを実現することを目的
としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために提案されたものであり、大気連通部を備え
ると共にバッファ機能を奏するためのインクを保持しな
い部分を含むインク吸収体を有する第１インク室と、該
第１インク室との連通部を備えるとともに実質的に密閉
空間を形成してインクを保持する第２インク室と、を有
する記録ヘッドに供給されるインクを貯留する使用前の
インクカートリッジであって、前記インク吸収体のバッ
ファ機能を奏するためのインクを保持しない部分が予め
インク又は再湿潤性の良い溶剤で前処理されていること
を特徴とする。これにより、安定した吐出を維持すると
ともに、インクの漏れ出しを確実に防止できるインク保
持比率の高いインクジェット記録装置に使用可能なイン
クタンクを実現することが可能となった。さらに本発明
は記録ヘッドとインクタンクとを分離可能に構成するこ
とが可能であり、経済性に優れ地球環境に優しいインク
ジェット用インクカートリッジとすることができた。

【００１３】

【実施例】

＜第１実施例＞本発明の実施例を図面に基づいてさらに
詳細に説明する。

【００１４】図１は第１実施例のインクタンクの一部を
破断して示した模式斜視図であり、図２（Ａ）は第１実
施例の模式断面図である。

【００１５】図１および図２に示すように本実施例のイ
ンクカートリッジ本体１は内部を２つのインク室（ａ，
ｂ）に仕切るとともに底部で連通させ、一方のインク室
ａに毛細管力を調整したインク吸収体を充填するととも
にインクジェット記録ヘッドと連結するためのインク供
給部２と大気連通部３を備えた構成となっている。

【００１６】大気連通部３およびインク供給部２の位置
は特にこれに限定されるものではなく、図２（Ｂ）に示
したような位置関係であっても良い。

【００１７】本発明で使用するインク吸収部材は、それ
自身、液体（インク）の自重およびわずかな振動に対し
てもインクを保持する能力を有するものであれば従来公
知の部材が使用できるが、インクジェット記録装置にお
いては部材からの溶出物によってヒーターにダメージを
及ぼす場合があり、材質選定に多少の制約がある。これ
らを考慮するとインク保持力および負圧発生などが調整
容易なポリウレタンフォームなどのスポンジ（多孔質
体）が好ましい。特にフォームの場合には、フォーム製
造時に所望の多孔密度となるように調整できるので好ま
しい。

【００１８】図３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。

【００１９】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
うサーマルインクジェット方式のものである。

【００２０】図３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３の面内上下方向はキャリッジＨＣのヘッド位置
決め部１０４と突起とで位置決めされる。更に図３の横
断図の垂直方向は、突起の一部がヘッド位置決め部１０
４を覆うように突出し、該突起の切り欠き部（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ＰＣ
Ｂ」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。溝天板１２に結合封止
された流路１５を有する部材は、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ＰＣＢ
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２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。

【００２１】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。

【００２２】リングシール９はインク供給部２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。

【００２３】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。

【００２４】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、斜視図である図４を用いて簡略に記録装置の
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
５０００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。５００７、５００
８はフォトカプラでキャリッジＨＣ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ＨＣの
移動にタイミングを計って記録ヘッド１０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１０の前面をキャップするキャップ部材５
０２２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ＨＣ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。

【００２５】以下に本発明をより詳細に説明する。

【００２６】図５のインクの状態は、インク室ａ，ｂに
十分にインクが充填された初期状態を示し、図６は初期
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１／５程度のインクを消費した状態である。

【００２７】インクカートリッジ開封直後の負圧を維持
するためにはインク室ｂのには容積限度まで充填しても
良いが、インク室ａへのインク充填量は吸収体のインク
保持力限度以下で設定することが好ましく、その範囲内
で図５のようにインク室ａの大部分にインクの充填が可
能である。ここで言うインク保持力とは吸収部材にイン
クを含浸させた際の部材単独で保持できる能力を言う。

【００２８】図６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。この際、インク室ａとインク室ｂの連通部
では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のインク室ｂに近接し
た部分から一部破断されて減圧されて、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。すなわち、イン
ク供給部の内圧は、インク室ａの圧縮インク吸収体の毛
細管力によって所定の値に維持される。この時、記録ヘ
ッドの流路１５をインク供給部２内に押し込んでフイル
タ８を吸収体に圧接させることにより、インク供給部付
近の吸収体の圧縮率を部分的に高くしてインク供給部に
インクがより多く分布させるようにし、インク室壁際で
の気液交換が行われ易くしても良い。また、図７に示し
たようにインク室ａにインク室壁と圧縮インク吸収体と
の間にリブ４などを設けることにより大気連通部からの
空気が通り易くするようにしても良い。

【００２９】図８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。初期状態ではインク
室ａにもある程度のインクが存在しており、圧縮インク
吸収体の毛細管力によって内圧が発生しているが、イン
ク供給に伴ってインク室ａのインクが少なくなるに従い
圧縮インク吸収体の圧縮率分布（細孔分布）に応じて毛
細管力によって発生する内圧が徐々に高くなる。さらに
インクが消費されるとインク室ａ内のインク分布は安定
化して、インク室ｂのインクが消費されるようになり、
前述のごとくインク室ｂへ大気が導入されることで、以
後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のインクが全て消費されると再びインク室ａ
のインクが消費され始め、内圧が変化する。インク供給
部の内圧が所定の負の値よりも大きくなった時点でイン
クタンクの交換ないしは記録ヘッドと一体的な交換が必
要となる。

【００３０】図９は圧縮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６の状態から大気圧の減圧
ないしは気温の上昇などによるインク室ｂ内の空気の膨
張などでインク室ｂのインクがインク室ａの方へ流出し
た様子を示している。本実施例ではインク室ａに流出し
たインクは圧縮吸収体で保持されるようにしている。圧
縮吸収体のインク吸収量とインク室との関係について
は、前述の減圧ないしは温度変化時のインクの漏れを防
止するという観点から、インク室ｂからの最悪条件下で
のインク流出量と、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
の最大インク吸収量を決め、少なくともその分の圧縮吸
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。図１０に減圧前のインク室ｂの初期空間体積と０．
７気圧に減圧した場合のインク流出量との関係を実線グ
ラフに示した。また、大気圧の最大減圧条件を０．５気
圧とした場合は図１０の一点鎖線に示した。インク室ｂ
からのインク流出量の最悪条件での見積は、例えば、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ＶＢの３０％のインクがインク室ｂに残余している
場合であり、インク室壁下端部より下のインクもインク
室ａの圧縮吸収体に吸収されるとすれば、インク室ｂに
残余している全てのインク（ＶＢの３０％）が漏出す
ると考えれば良い。大気圧の最悪条件を０．５気圧とし
た場合は、インク室ｂの容積の５０％のインクが流出す
ることになる。すなわち、減圧下で膨張するインク室ｂ
の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ことになるが、インク室ｂ内の
インク量以上に流出することはない。したがって、０．
７気圧を想定した場合は残余インクが３０％以下になる
と空気の膨張量よりも残余インク量が小さくなるのでイ
ンク室ａへの流出量は減少することになり、インク室ｂ
の容積の３０％が（０．５気圧では５０％）が最大漏出
インク量となる。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
あっても流出量は上記減圧時よりも少ない。

【００３１】本実施例に使用したインクの組成は以下に
示したようなものを用いた。

【００３２】組成染料４部グリセリン７．５部チオジグリコール７．５部尿素７．５部純水７３．５部

【００３３】この種のインクはコピー用紙やボンド紙と
いったいわゆる普通紙に対して文字品位の良好なインク
である。一般的にインクジェット用のインクはη／（γ
ｃｏｓ θ）の値が小さいほどインクの紙への浸透を速
くすることができるといわれている。ここでηはインク
の粘度，γはインクの表面張力，θはインクと紙の接触
角である。一般的に接触角を小さくし、紙への浸透を速
くするとインクが紙面上で不均一な繊維ファイバーに沿
ってにじむことになり印字品位が低下する。印字品位を
向上させるには、ひとつにはインク中の水（高γ，高
θ）の比率を多くすることで良化するが、紙への浸透性
は低下する。上述組成のインクは表面張力が４０〜５０
ｄｙｎｅ／ｃｍとインクとしては高表面張力の部類であ
り、定着性とのバランスを考慮しながら紙への浸透性を
下げ、インクが紙面上で広がって不均一な繊維ファイバ
ーに沿ってにじむ（フェザリング）のを防止し、印字品
位を向上したものである。

【００３４】この種のインクを用いて、上述の様なタン
クで減圧試験をしているといくつかのインクタンクはイ
ンクが外に漏れ出すという問題が発生し、タンクにバラ
ツキがあることがわかった。このインクバッファの効果
はその容量だけでなくインクとタンクのなじみ状態によ
って左右されることが鋭意検討の結果得られた。

【００３５】図１１〜１３にインク漏れの発生したイン
クタンクの比較例を示した。図１１は、インクタンクの
初期状態を示し、図１２は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１／５程度のインクを
消費した状態である。図１３は、図１２の状態から大気
圧の減圧ないしは気温の上昇などによるインク室ｂ内の
空気の膨張などでインク室ｂのインクがインク室ａの方
へ押し出された時を示しており、一部のインクは以前イ
ンクが浸透していた部分に吸収されるが、それ以外のイ
ンクは吸収体に吸収されずにタンク壁やインク室壁と吸
収体との間隙を伝って大気連通部３などからインクが漏
れ出すという問題が発生した。

【００３６】これは、一度もインクが接していない吸収
体はインクの吸収性がわるく、一度インクを吸収した履
歴のある吸収体はその表面状態が変化してインクの浸透
性が良好になり、インクの吸収性が非常に良くなったた
めと考えられる。そのことをより分かりやすく検証する
ために未使用状態の圧縮した吸収体（ポリウレタンフォ
ーム）と一度インクを吸収した履歴のある圧縮吸収体を
インク中に浸してインクが吸収された高さを測定したと
ころ、未使用のインク吸収体では数ミリ程度とほとんど
インクを吸収しなかったのに対して、一端インクを吸収
した履歴のある吸収体では数センチ以上と圧倒的な吸収
性の違いを見せた。

【００３７】本実施例のインクカートリッジは初期状態
にはインク室ｂには容積限度まで充填可能である。又、
インク室ａへのインク充填量においても吸収体のインク
保持力限度まで設定することが可能である。そこで本実
施例においては上記点を考慮して、インク室ｂは容積限
度まで、そしてインク室ａも使用前に吸収体を１度イン
クに濡らした状態にするためにほぼ容積限度まで充填し
た。さらにこの後、インクカートリッジ開封直後に所定
の負圧を維持するために、インク室ａの吸収体がインク
保持力限度以下になるように適当量インクを抜き取る操
作をしても良い。

【００３８】本実施例のタンクは開封直後、まずインク
室ａのインクが使用されはじめ、その後インク室ｂのイ
ンクが使用されるのでバッファ機能が必要となるインク
室ｂのインクが使用されるときにはインク室ａのインク
吸収体はあらかじめ濡れていた状態になっているためイ
ンクの浸透が容易に起こりバッファ機能が十分に引き出
せる。又、大気連通口からインクがあふれだす虞れがな
い。この様にして作製したタンクをインクジェット記録
装置に搭載して減圧試験した結果、全て漏れ出しがなく
て、しかも印字品位の高いインクジェット記録装置用の
インクタンクが実現できた。

【００３９】この様な機能を持たせたインクタンクを作
製するには、吸収体を内包する前にインクあるいはこれ
に代わる再湿潤性の良い溶剤で前処理する方法も考えら
れる。しかし、この場合濡らして後で乾燥させる工程が
必要となったり、インク以外の溶剤を使用した場合に
は、それがインク中に溶出してきてヒーターにダメージ
を与えないように注意を払う必要がある。また、インク
の方を吸収体に浸透し易いものにすることが考えられる
が、一般的に紙への浸透性も良くなりすぎて前述したよ
うにインクが紙面上で不均一な繊維ファイバーに沿って
にじむことになり印字品位が低下する。

【００４０】図１４〜図１５は本実施例の変形例を示す
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１５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
はち、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。この場合にも、インク室ａの圧縮吸収
体全体を一度インクが吸収された履歴を持つようにして
おくことによって、その効果が発揮されることは言うま
でもない。また、バッファ室（インク室ａ）が小さくで
きることから、製造する際にインク充填後のインク抜き
工程を入れた場合の廃インク量を少なくすることができ
る。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱を用いたインクジェット方式の記録ヘッド、記
録装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００４４】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
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。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４４６３３５９号明細書、同第４３
４５２６２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４３１３１２４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。

【００４５】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。

【００４６】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、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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極めて
有効である。

【００５０】＜第２実施例＞図１６に第２実施例でのイ
ンクタンクの機能説明を行う。交換用インクタンク１は
内面を４つのインク室（ａ〜ｄ）に仕切るとともに底部
で各々連通させるとともにインク供給部のインク室ａ及
びインク室間の連通部と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
を有するインク室ｄにはインクの漏出を防止するための
バッファ吸収体を詰め込んだ区分インク室方式のインク
カートリッジの改良型である。

【００５１】図１６のインクの状態は、インク室ａ，
ｂ，ｃに十分に充填された初期状態からインク室ｃの半
分程度のインクを消費した状態である。さらにインクを
消費するとインク室ｃのインクがなくなった時点で図１
７に示すようにインク室ｂのインクが供給され始める。
図１７の状態より更にインクが消費され、インク室ｂの
インクがなくなった時点でインク吸収体を詰めてあるイ
ンク室ａのインク吸収体に保持されているインクを供給
し始め、インク室ａのインクがほぼなくなった時点で、
交換インクタンクを交換する。図１８は第２実施例のイ
ンク供給及びインク内圧の発生原理を説明するものであ
る。図１８中左側のインク室はインクがほぼ消費され、
インク室間の連通部の作用により大気連通部と連通され
ているため大気圧の状態にある。インク室間連通部を介
してインク供給部から記録ヘッド側へインク供給が行わ
れることにより、インク室間連通部の圧縮されて毛細管
力が高められているインク吸収体を介して大気圧のイン
ク室に隣接連通しているインク室からインクが流出供給
する。インクが消費されたインク室はその分だけ減圧さ
れることになり、インク室間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減圧されたイ
ンク室の圧力が圧縮されたインク吸収体のメニスカス保
持力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。すなはち、インク供給部の内圧は、インク室間の
連通部にある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。図１９は第２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。バ
ッファ吸収体もしくはインク吸収体の毛細管力によって
内圧が発生しているが、インク供給に伴ってインク室ｄ
とインク室ｃとの間の連通部にある圧縮されたインク吸
収体（圧縮部）の毛細管力によって内圧が発生するよう
になり、前述のごとくインク室ｃ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
費されるとインク室ｂのインクが消費されはじめるが、
インク室が切り替わる際にインク供給部内圧がやや変動
する。これはインクを連続的に供給して内圧測定を行っ
ていることと、インク室ｃ及びｂがともに減圧されてい
る状態が一時的に発生することに関係すると考えられる
が、記録ヘッドの記録特性など機能上は大きな問題とは
なっていないことを確認した。インク室ｂのインクが安
定して消費されるようになると再び内圧が安定しする。
インク室ｂのインクが消費されると、次にインク室ａの
インクが供給（消費）されるようになる。本発明者の検
討では図１９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。

【００５２】図２０はバッファ吸収体の機能を説明する
もので、図１６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ｃ内の空気の膨張などでインク室ｃ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ｄに溢れだしたインクをバッファ吸収体で保持さ
せているが、０．７気圧の場合は最大でもインク室ｃの
容積の３０％のインク量の漏出を考慮してバッファ吸収
体のインク吸収容量を決めれば良い。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ｄに漏出してバッファ吸収体に保持されていた
インクが再びインク室ｃに戻る。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。

【００５３】この場合も最大漏出インク量を考慮してイ
ンクバッファの設計を行えば良いと考えられるが、減圧
試験をしているといくつかのインクタンクはインクが外
に漏れ出すという問題が発生し、タンクにバラツキがあ
ることがわかり、インクとインク室ｄ内のバッファ吸収
体とのなじみ状態によって左右されることが鋭意検討の
結果得られた。

【００５４】そこで第２実施例においても使用前にイン
ク室ｄ内のバッファ吸収体を一度インクが吸収した履歴
を持つような状態にしておいた結果、大気圧の減圧ない
しは気温の上昇などによるインク室ｃ内の空気の膨張な
どでインク室ｃのインクがインク室ｄの方へ押し出され
た時にはインク室ｄのバッファ吸収体にインクが吸収さ
れてインクカートリッジ外に漏れ出すということはなか
った。

【００５５】前述したようにインク室ｄはインクバッフ
ァ室であるため初期にはインクが充填されていない状態
が好ましい。そこで本実施例においてはインク室ａ，
ｂ，ｃは全て容積限度まで充填し、そしてインク室ｄは
ほぼ容積限度まで充填した後、このインクだけを抜き取
ることでインクバッファ効果を保てるようにした。

【００５６】この様にして作ったインクタンクをインク
ジェット記録装置に搭載して減圧試験した結果、全て漏
れ出しがなく、しかも印字品位の高い、信頼性のあるイ
ンクジェット記録装置用のインクタンクが実現できた。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、大気連通部を備え
ると共にバッファ機能を奏するためのインクを保持しな
い部分を含むインク吸収体を有する第１インク室と、該
第１インク室との連通部を備えるとともに実質的に密閉
空間を形成してインクを保持する第２インク室と、を有
する記録ヘッドに供給されるインクを貯留する使用前の
インクカートリッジであって、前記インク吸収体のバッ
ファ機能を奏するためのインクを保持しない部分が予め
インク又は再湿潤性の良い溶剤で前処理されていること
を特徴とする。これにより、記録時、非記録時において
もインクジェット記録装置の使用環境条件の変化に伴う
インク漏れが少なく、インクの使用効率も高く、文字品
位も良好なインクカートリッジ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実施例のインクタンクの一部を破
断して示した斜視図。

【図２】第１実施例の模式断面図。

【図３】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４】本発明の適用可能なインクジェット記録装置の
１例の斜視図。

【図５】第１実施例のインクタンクの初期状態を表す
図。

【図６】第１実施例のインク消費の説明図。

【図７】第１実施例の変形例。

【図８】第１実施例のインク供給部内圧の説明図。

【図９】第１実施例の減圧時のインクバッファ効果を示
した図。

【図１０】減圧時のインク流出量の関係を示した図。

【図１１】比較例のインクタンクの初期状態を示した
図。

【図１２】比較例のインク消費の説明図。

【図１３】比較例の減圧時のインク漏れ状態を示した
図。

【図１４】第１実施例の変形例。

【図１５】第１実施例の変形例。

【図１６】第２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１７】第２実施例のインク消費の説明図。

【図１８】大気とインクの交換の原理説明図。

【図１９】第２実施例のインク供給部内圧の説明図。

【図２０】第２実施例のインクバッファ機能の説明図。

【符号の説明】

１インクタンク２インク供給部３大気連通部４リブ８フィルター９リングシール１５流路

フロントページの続き (72)発明者平林弘光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 (72)発明者秋山勇治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４−156339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】大気連通部を備えると共にバッファ機能
を奏するためのインクを保持しない部分を含むインク吸
収体を有する第１インク室と、該第１インク室との連通
部を備えるとともに実質的に密閉空間を形成してインク
を保持する第２インク室と、を有する記録ヘッドに供給
されるインクを貯留する使用前のインクカートリッジで
あって、前記インク吸収体のバッファ機能を奏するためのインク
を保持しない部分が予めインク又は再湿潤性の良い溶剤
で前処理されていることを特徴とするインクカートリッ
ジ。
【請求項２】前記第１インク室は、インクを吐出する
前記記録ヘッドへのインク供給口を有していることを特
徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項３】前記記録ヘッドと一体化されていること
を特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】前記記録ヘッドと分離交換可能とされて
いることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリ
ッジ。
【請求項５】前記記録ヘッドと前記インクカートリッ
ジとを分離可能とする係合部を有することを特徴とする
請求項１に記載のインクカートリッジ。