JPH0768772A - インクジェット用カートリッジ及びインクジェットヘッドとプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 漏れたインクによって記録ヘッドやインクジ
ェット記録装置が汚れることを防止する。 【構成】 インクカートリッジ本体１は記録用インクを
吸収保持する負圧発生部材３を収容した第１収納室４
と、微小連通部を有して隣接しインクを収納した第２収
納室６とから成り、第１収納室４にはインクジェット記
録ヘッドに記録用インクを供給するインク供給用開口２
を有し、インクカートリッジ本体１の外側底面１１には
溢れたインクを吸収保持するインク保持部材１２ｂが装
着してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定のインクジェット
用カートリッジにとって有効な充填用インク及びそのイ
ンクを保有するインクジェット用カートリッジに関し、
それを製造する製造方法、更にはこのカートリッジを用
いたインクジェットヘッドとプリンタをも提供するもの
で、インクジェット技術を使用する、複写機、ファクシ
ミリ等の記録機器、通信機器、事務機器、複合機器、プ
リンタ等に適用可能な発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット用のインクカート
リッジは、インクジェットヘッドと一体化され、カート
リッジ内のインクがインク吐出できない段階になると、
ヘッドと共に廃棄されることが多い。この状態のカート
リッジ内に残存するインクの量は、改良を加えても、カ
ートリッジ内のほぼ全体に収納されている負圧発生体で
あるスポンジのインク保持能力に支配され、比較的多い
ものとなってしまっていた。

【０００３】この種のインク容器としては、特開昭63-6
3242号公報を挙げることができる。即ち、インク容器内
に発泡材が配置され、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ヘッド一体のカートリッジであ
る。このインク容器においては、発泡材であるポリウレ
タンフォームのような多孔質媒体にインクを貯蔵するた
めにフォームの毛細管力による負圧の発生及びインクの
保持（インク容器からのインク漏れ防止）を達成してい
るが、唯一のインク貯蔵室のほぼ全体に装填されるフォ
ームを必要とすることからインクの充填量が制限される
とともにフォーム中に使用されずに残るインク量が多く
なり、インクの使用効率が悪いという問題があった。
又、インクの残量検知が困難であり、更にインク消費期
間中に負圧が徐々に変化してしまい、ほぼ一定の負圧を
維持することが困難であるという問題があった。

【０００４】この問題に対して、インクカートリッジを
実質的にインクのみを保持する構成を採用したカートリ
ッジを開示する公報がある。即ち、特開平2-522 号公報
には、上方に位置してインクのみを大量に保持する１次
インク貯蔵部と下方に位置したインクジェット記録ヘッ
ドとの間にわずかな多孔質部材を配置したインクジェッ
ト記録ヘッド一体型のインクカートリッジが開示されて
いる。この発明は、多孔質部材をインク貯蔵部には内蔵
せずにインク流路中にのみ配置したことによりインクの
使用効率を向上出来るとしている。また、多孔質部材の
側方にインクを保持可能な空間としての２次インク貯蔵
部を設けることにより、温度上昇（圧力低下）で１次イ
ンク貯蔵部内の空気が膨張してによる１次インク貯蔵部
からの流出インクを溜め、記録時の記録ヘッドへの負圧
を実質上一定に維持出来るとしている。

【０００５】しかしながら、この公報の発明は、非記録
時においては、上方に位置してインクのみを大量に保持
する１次インク貯蔵部からのインクにより多孔質部材は
インクが充分過ぎるほど含浸せしめられているので、多
孔質部材自体の負圧の発生がほとんど無くなっている。
そのため、わずかな衝撃によりインクジェット記録ヘッ
ドのオリフィスからインクが漏れるという問題があり、
実用に適さない。またインク容器をインク記録ヘッドに
装着する交換型インクカートリッジ形式をこの構成に採
用することは、多孔質部材の状態からインク漏れの状態
となり実用化できないという課題があった。

【０００６】これに対して、インクを袋内に封入してそ
の袋の負圧力を一定にするためのバネ構成を付加したイ
ンクカートリッジも知られているが、高価なものとなる
だけでなく、そのバネ構成の性能を維持して大量生産を
達成することは困難なものであった。

【０００７】いづれにしても、インクジェット用（非接
触記録プリント型）インクカートリッジとして、インク
ジェットプリントの分野では、安価で、合理的な技術水
準にあるものは提供されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者たちは、イン
クジェットプリントの技術分野に適したインク容器とし
ては、プリント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することができ、非プリ
ント時においては吐出口からのインク漏れなどの不都合
がないことの両面性をそれぞれ検討した。その結果、基
本構成として、負圧発生部材を収容すると共に大気との
連通を得るための大気連通部を備えた第１収納室と該第
１収納室に対して連通するが実質的に密閉状態で第１収
納室へ供給するためのインクを直接収納するための第２
収納室を持つ構成がインクジェットの特性にとって重要
な前提であることに至った。

【０００９】その一方で、本発明者達は、本発明の技術
分野とは異なる接触記録技術を検討することによって、
インクジェットプリント分野の技術的な特異性について
再検討することにした。一般に、記録媒体に接触して記
録を行う記録計器用ペンは、インク吸収性もあり保持性
もある記録芯に対してインク供給を行なうものであるか
ら、記録芯自体が大気にさらされていることを前提と
し、記録芯に直接接触する領域にはインクで過飽和状態
となっているインク含侵体を必須とする。つまり接触記
録技術は、インクジェット分野の技術内容とは根本的に
異なる。

【００１０】調査したところ、特開昭５７ー１６３８５
号公報を見出した。この公報は、記録媒体に接触して記
録を行う記録芯（多孔質型インク吸収性芯）を用いるこ
とを前提とする記録計器用ペンを開示するが、課題とし
ているものは、記録芯自体からのインクあふれのみであ
った。

【００１１】この公報は、下方の記録芯に接触する第１
吸液材と上方の大気連通口側にインクをわずかに吸収し
ているが第１吸液材に比べてインクを含みにくい第２吸
液材とを備え、記録芯を下方に突出させた中央室と、こ
の室の両側にインクを供給する密閉型インク収容室とを
必須の構成とする発明である。この構成によれば、周囲
温度の上昇によって密閉型インク収容室内の空気が膨張
して密閉型インク収容室内のインクが第１吸液材に至
り、第１吸液材が保持しきれなくなったインクを第２吸
液材が吸収することにより、記録芯からインクがあふれ
て落下することを防止できるとしている。さらに、この
公報は、２つの密閉型インク収容室の一方が空気だけに
なった際に、その空気の膨張を大気連通口側に逃がすた
めの一定幅の溝を、中央室と密閉型インク収容室との仕
切り壁とは異なる側面の最下端から最上端までにわたっ
て設けることも開示している。

【００１２】本発明者達は、技術的には類似点の少ない
非接触記録のインクジェットヘッドに、このタンク構成
のみを適用することに着眼したところ、環境条件の変化
に伴って、大気連通口からのインクあふれという新たな
現象が確認された。しかも記録芯に直接接触する領域に
はインクで過飽和状態となっているインク含侵体である
第１吸液材は、負圧を発生することを必要としないため
にインクジェット技術にとっての共通性が見られないこ
とも確認できた。この新規な現象は、記録計器用ペンの
分野では認識されてはいず、負圧を安定したものにする
ための技術的示唆もこの分野からは得るものがなかっ
た。

【００１３】また、上記公報の一定幅の溝は、空気と共
にインクを排出促進する機能もあるため、大気連通口か
らのインクあふれを一層促進してしまうことも確認でき
た。更に、両側のインク収容室からのインク消費は、同
等ではなく、先に一方のインク収容室のインクが無くな
ると、他方に大量のインクが残存しているにもかかわら
ず、インクジェット記録ができなくなってしまった。こ
れは、インク収容室のインクが無駄になり、根本的にイ
ンクジェット技術の目的に反する結果であった。この原
因は、第１吸液材内に空気が大量に入り込み、結果的に
インクの供給が出来なくなったためであった。

【００１４】このような背景問題を解決した画期的なイ
ンクジェット用カートリッジを本発明出願人は先に発明
し出願している。これは、負圧発生部材を収容すると共
に大気との連通を得るための大気連通部を備えた第１収
納室と該第１収納室に対して連通するが実質的に密閉状
態で第１収納室へ供給するためのインクを直接収納する
ための第２収納室を持つ前提構成のカートリッジに、イ
ンクジェット用として有効に機能できる構成を与える発
明である。この構成によれば、インクカートリッジの使
用初期から使用終了までの間の大半を負圧が実質上ほぼ
一定にできるタンク構造体であるために、高速記録にも
対応可能な交換型インクカートリッジおよびインクジェ
ットヘッドとプリンタをも提供できるものである。

【００１５】しかし、インクジェット用カートリッジの
使用効率をさらに上げるためには第１収納室に対する第
２収納室の容積比を上げるしかないが、この場合、通常
の使用は問題なく行えるが特定の条件下、例えば温度の
上昇や圧力の急激な低下において大気連通孔およびイン
ク供給口からインクもれが発生する場合が見られた。

【００１６】本発明の目的は、インクジェット用カート
リッジからあふれたインクをインクジェット用カートリ
ッジ外部で保持する機能をもつことによって、インクが
もれても、インクジェット記録ヘッドの吐出口面に付着
して良好な記録を妨げたり、記録装置内を汚したりする
ことを防止することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段と作用】本発明インクジェ
ット用カートリッジに適用されている負圧発生部材のよ
うに、インク過飽和状態ではない負圧発生部材を用いる
ことを前提とするインクジェット用カートリッジは知ら
れているが、これに実質的に密閉状態のインク収容室を
隣接させた構成は知られていない。そのため、まず、本
発明充填用インクが適用されるカートリッジ構成につい
て、その特徴の一部を以下に説明する。

【００１８】保存状態や使用状態に関わらず、従来の技
術水準を一掃する技術観点として、上記前提構成に対し
て、負圧発生部材の該大気連通部近傍領域をインクを保
持していない領域とすることで、環境条件の変動に対し
て、インクカートリッジ内のインクが大気連通部から漏
れることを防止できる利点がある。特に、シール部材が
大気連通部を密閉している場合に対しては、シール部材
のはがれ防止効果もある。また、使用状態にあっては、
この領域は、大気がカートリッジ内に必要に応じた量が
効率よく供給でき、インクジェットカートリッジ内の負
圧変化を抑制する効果もある。この大気連通部近傍領域
は、全くインクによる濡れがないものであると、インク
自体の浸透速度をより減速させることができるので好ま
しいが、インクにより予め濡らした後にそのインクを除
去した領域としても良い。

【００１９】また、本発明は、上記前提構成に対して、
上記微小連通部を形成する仕切り壁に対向する側に、イ
ンク供給用開口或は、供給管による負圧発生体の圧縮
（又は圧縮可能）領域を存在させる構成とすることで、
第２収納室のインクが負圧発生体内に安定した実質的な
インク供給路を確保でき、これをより安定させる構成と
して、インクカートリッジの下面に関して上記インク供
給用開口が上記微小連通部よりも上方に位置させること
を挙げることができる。尚、本発明で云う「供給管」
は、インクジェット特有の挿入管はもとより、カートリ
ッジに付設され負圧発生体を圧縮変形せしめている弁構
造や連結部材をも含むものである。この配置関係の作用
は、実質的なインク移動方向を一定化でき、第２収納室
のインクがすべて消費でき、この消費後も、第２収納室
内の空気が減圧下にあることを解消する方向に大気が仕
切り壁側から、対向する開口側に移動するように介在す
ることで、結果的に、負圧発生体内のインクを消費可能
にして、残存インクを減少できることにある。

【００２０】特に、上記前提構成に対して、上記微小連
通部を形成する仕切り壁からこの壁に対向する側に向か
って、負圧発生体の供給管によって圧縮されない領域、
負圧発生体の供給管によって圧縮される領域を、この順
に有することで、圧縮されない領域には前述した１方向
のインク供給路が形成でき同様の効果が得られ、更に圧
縮領域のインク確保能力によって一層インク残量を減少
できる。

【００２１】従って、本発明のより好ましい前提構成発
明は、上記列挙の３構成を満足するものとすることがで
きるが、無論上記構成の単独もしくは任意の２構成の複
合は当然優れた効果が得られることが理解できよう。

【００２２】一方、本発明前提構成のインクジェットカ
ートリッジは、操作者の手指に触れることになるが、通
常は不都合は発生しにくいが、強力に圧力を加えたりす
るとインクのみを収納する収納室は大きさにもよるが変
形しやすい。従って、この外圧による課題を解決する構
成として、微小連通部を構成する仕切り壁よりも間隙を
大きく開ける仕切り板をインクのみの収容室に設けるこ
とは好ましいものである。又、変形の観点から、これら
のカートリッジを樹脂で形成した場合には、インクのみ
の収容室の壁の厚さＴｉを０．８ｍｍ（図２０の点Ｇ）
以上、負圧発生部材としてのスポンジ等を収納する収納
室の壁の厚さＴｓを１．３ｍｍ（図２０の点Ｊ）以上と
することが好ましい。更には、壁の厚さＴｓは壁の厚さ
Ｔｉの１．２倍以上３倍以下の範囲内にあることがより
好ましいものと判明した。

【００２３】本発明前提構成のインクジェットプリンタ
として、上記本発明のカートリッジを装着したことに応
じて、自動的或は指導的にカートリッジ内からのインク
排出をヘッドを介して吸引手段による吸引或は吐出によ
って実行することは、負圧発生体内のインク状態をプリ
ント前に修正出来るので、カートリッジの放置状態に左
右されずに、カートリッジ本来の上記機能を利用するこ
とができる。

【００２４】尚、上記前提構成における微小連通部の仕
切り壁までの高さは、負圧発生部材の平均孔径（好まし
くは微小連通部近傍の平均孔径）より大きく（実用上は
０．１ｍｍ以上）、５ｍｍ以下が適している。より安定
化を期待するのであれば、３ｍｍ以下が好ましい。

【００２５】また、負圧発生部材の収容室の容積とイン
クのみの収容室の容積の比は、１：１以上１：３以下の
範囲内が実用上の最適範囲として挙げることができる
が、インクの使用効率をさらに上げるために容積比を
１：３以上にすると通常の使用環境では全く問題なく使
用できても、気温の上昇や大気圧の低下によってインク
カートリッジからインクがもれてしまう場合があり、記
録ヘッドのインク吐出口面に付着して良好な記録を妨げ
たり、記録装置内部や、記録媒体を汚す原因となる。

【００２６】そのため、本発明は、特定の条件下におい
てインクカートリッジからもれたインクを保持するイン
ク保持部材を設けることで、インクがもれても、記録ヘ
ッドのインク吐出口面に付着して良好な記録を妨げた
り、記録装置内部や、記録媒体を汚すことを防止し、イ
ンクカートリッジのインク容量を増やすことができる。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２８】図１乃至図６は、本発明に使用するインク
カートリッジの前提構成に加えて、微小連通部８をカー
トリッジの底面とで形成する仕切り壁５に対向する負圧
発生部材収容部の面にインク供給用の開口部を設けた構
成の実施例である。

【００２９】図１はインクカートリッジの一部を破断し
て示した模式斜視図であり、図２は図１の模式断面図で
ある。

【００３０】図１及び図２に示すように、本発明に使用
するインクカートリッジ本体１はインクジェット記録ヘ
ッドと連結するための開口部２を微小連通部としての間
隙部８側に変位させた位置に有し、負圧発生部材３を収
容した負圧発生部材収容部４と該負圧発生部材収容部に
仕切り壁５を介して隣接し、インクカートリッジ底部１
１で連通したインクのみを収容するインク収容部６とか
らなる。

【００３１】この構成により、大気は上記開口部２から
供給されることになるが、重要なことは、大気連通部の
構成よりも、インク収容部６内のインクが連通部８を介
してのみ、インクカートリッジ底部１１に沿って開口部
２側へ確実に供給されることである。このインク供給に
伴って大気は、インク収容部６内のインクと入れ替わり
補充されていく。

【００３２】ここで、負圧発生部材収容部４の開口部近
傍の供給管によって圧縮変形可能な領域にある負圧発生
部材を、供給管によって圧縮変形せしめた状態について
説明する。図３は、本発明に使用する交換型インクカー
トリッジにインクジェット記録ヘッドへインクを供給す
る供給管としてのジョイント部材７が挿入され、負圧発
生部材に圧接してインクジェット記録装置が稼動可能な
状態になったときの模式断面図である。尚、ジョイント
部材の端部にはインクカートリッジ内のごみを排除する
ためにフィルターが設置されている場合もある。

【００３３】インクジェット記録装置が稼動するとイン
クジェット記録ヘッドのオリフィスからインクが吐出さ
れ交換型インクカートリッジにインク吸引力が発生す
る。インク９はこの吸引力によりインク収容部６から仕
切り壁端部とインクカートリッジ底部１１との間隙部８
を通り、負圧発生部材収容部４へ、負圧発生部材３を通
ってジョイント部材７内に引き込まれインクジェット記
録ヘッドへ供給される。これにより間隙部８以外は密閉
しているインク収容部６の内部の圧力が低下し、インク
収容部６と負圧発生部材収容部４との間に圧力差を生じ
る。記録が継続するとその圧力差は上昇を続けるが、負
圧発生部材部はジョイント部材部とジョイント開放部と
の間に間隙１２により大気に開放されているため、空気
は負圧発生部材を通って仕切り壁端部８とインクカート
リッジ底部１１との間隙部８からインク収容部４に入
る。この時点でインク収容部６と負圧発生部材収容部４
との間の圧力差が解消される。インクジェット記録中は
この動作が繰り返され、ある一定の負圧がインクカート
リッジ内に得られる。また、インク収容部内のインク
は、インク収容部内の壁面に付着するインク以外はほぼ
全て使用できるためインク使用効率が向上する。

【００３４】非記録時においては、負圧発生部材自身の
毛細管力（あるいはインク−負圧発生部材界面でのメニ
スカス力）などが発生され、特に、インク収容部内のイ
ンクのインクが消費され始めると、負圧発生部材収容部
内のインク保持状態はほぼ一定となり、インク収容部内
に回収された気体が実質的に負圧状態になっているため
に、カートリッジ内の圧力バランスが極めて安定し、イ
ンクジェット記録ヘッドからインクが漏れることを抑制
する。

【００３５】よって、ジョイントするインクジェット記
録ヘッドに応じた負圧発生部材の選択及び負圧発生部材
収容部とインク収容部の割合設計をすれば図４に示した
構成なども可能となる。

【００３６】尚、図１９（Ａ）（Ｂ）の様に、本発明の
交換型インクカートリッジをカラーインクジェット記録
装置に対応するために各色（例えばブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアンの４色）のインクをそれぞれ個別
の交換型インクカートリッジに収容して使用することが
できる。また、図１４（Ａ）のように個別のインクカー
トリッジを１体化させて交換型インクカートリッジとし
てもよく、あるいは、図１４（Ｂ）のように使用頻度の
高いブラックインク用の交換型インクカートリッジと他
のカラーインク１体化交換カートリッジを分離した交換
型インクカートリッジとしてもよい。これらの組み合わ
せはインクジェット装置に合わせて任意である。

【００３７】本発明の交換型インクカートリッジにおい
て、インクジェット記録ヘッドにおける負圧を制御する
ためには、負圧発生部材３の選定、形状、寸法はもとよ
り、仕切り壁端部８の形状、寸法、仕切り壁端部８とイ
ンクカートリッジ底部１１との間隙８の形状、寸法、負
圧発生部材収容部４とインク収容部６の容積割合、ジョ
イント部材７の交換型インクカートリッジへの挿入量、
形状、寸法、フィルター１２の形状、寸法、目の荒さ及
びインクの表面張力などを使用する条件に応じて最適化
することはより好ましい。

【００３８】使用する負圧発生部材は、それ自身、液体
（インク）の自重及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。例えば、繊維を網状に網込んだ綿状体や連通
孔を有する多孔質体などが上げられる。インク保持力及
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。尚、フォームを熱圧縮処理をして更に多
孔密度を調整した場合には、加熱による分解物が発生
し、インク物性を変化させ記録品位に悪影響を及ぼす場
合があるので洗浄などの処理が必要となる。また、各種
インクジェット記録装置に対応した交換型インクカート
リッジを製造するためそれに応じた多孔密度のフォーム
が要求されるが、熱圧縮を施していない特定のセル数
（１インチ当りの空孔の数）を持つフォーム材を所望の
寸法にカットし、負圧発生部材収容部に圧縮挿入し、多
孔密度、毛管力を調整することが好ましい。

【００３９】上記例においては、ジョイント部材７とジ
ョイント開口部２とに間隙を設けてインクカートリッジ
外部から大気を取り入れる構成がなされているが、本構
成を限定するものではなくジョイント部材及びジョイン
ト開放部の構造、形状はいかなるものであってもよい。
負圧発生部材がスポンジのような多孔質部材の場合には
図３（ａ）、（ｂ）のようにジョイント部材の挿入に対
して多孔質部材のインクカートリッジ底部からの逃げを
抑制し、且つ、フィルター部と負圧発生部材との圧接面
を維持、確保するためにジョイント部材７の端部はジョ
イント部材挿入方向に対して任意の角度（テーパー）を
有することが好ましい。あまりジョイント部材の挿入量
を大きく取る場合は、この先端のテーパ部が負圧発生部
材に亀裂を招じさせる場合があるので、図３（ｃ）の如
く面構造とすることも良い。

【００４０】また、大気の取入れ口とするためにジョイ
ント部材の外壁に大気導入用の凹凸を設けることも考え
られるが、図５のように開口部２の形状も溝（図５
（ａ））などの所望の形状即ち、図５（ｂ）が長方形、
図５（ｃ）が３角形といったように選定することが可能
である。開口部２の形状は、好ましくは、ジョイント部
材と開口部を密閉しない程度の間隙を開けるか、開口部
の下部（インクカートリッジ底部側）では、ジョイント
部材外周に近接し、開口部上部で開口しているような形
状である。

【００４１】このように本発明に使用する交換型インク
カートリッジはジョイント開口部と大気を取り入れる部
分とを兼ねることが可能となっており、より単純な構成
とできる。また、ジョイント部材７の交換型インクカー
トリッジへの挿入量は、上記ジョイント部材形状、負圧
発生部材、インクカートリッジの形状などを考慮して挿
入時にインク洩れなどを起こさず、記録時には途中でイ
ンク切れなどを起こさないように負圧発生部材の圧縮領
域を設定することは好ましい。

【００４２】以上の実施例に対して、ジョイント開口部
とは別に大気との連通孔を負圧発生部材収容部側に設け
ることは、本発明のインクを保持していない負圧発生部
材領域を大気連通部近傍に設ける構成を採用するために
も有効であり、後述するインクジェット記録装置内での
環境変化に対する信頼性向上に好適な手段となる。

【００４３】仕切り壁端部とインクカートリッジ底部と
の間隙８の形状、寸法についても任意であるが、あおま
りにも狭いとインクとのメニスカス力が強くなり、ジョ
イント開口部からのインク洩れは抑制できるが、負圧発
生部材収容部へのインク供給に力を要し、使用時にイン
ク切れを発生する可能性がある。また、あまりにも広い
と逆の現象が発生する可能性があるため、微小連通部の
仕切り壁までの高さは、負圧発生部材の平均孔径（好ま
しくは微小連通部近傍の平均孔径）より大きく（実用上
は０．１ｍｍ以上）、５ｍｍ以下が適している。より安
定化を期待するのであれば、３ｍｍ以下が好ましい。図
７は、間隙８の形状の例を示している。図７（ａ）は、
先の実施例で使用され、本発明にとって最も安定した構
成形状であり、一定高さで、カートリッジ全幅にわたっ
て設けられたものである。図７（ｂ）（ｃ）は、カート
リッジ全幅の一部のみで連通部を形成し、かつ蛇行した
ものである。この構成は、カートリッジ全体の容積が大
きい場合に有効ではあるが通常プリンタでは低い使用の
ものである。図７（ｄ）は、トンネル状の連通部を複数
有するもので、インクがカートリッジ内面側に移動しや
すく、気体ーインク交換用の気体導入を集中化できる。
図７（ｅ）（ｆ）は、図７（ａ）の構成に加えて、イン
ク収納室側の仕切り壁に上下方向にわたって凹部を形成
したものである。そのため、仕切り壁下端に至った気体
は相対的にその凹部で効果的にインク収納室内に導入さ
れ、気体の回収効率を向上できる。

【００４４】尚、この間隙８もまた、ジョイント開口部
の位置を考慮して決定することがより好ましい条件とな
る。図１０（ａ）及び（ｂ）によって説明すると、
（ａ）は、ジョイント開口部下端より仕切り壁端部の方
が低い位置にあり、負圧発生部材中に保持されたインク
はジョイント開口部下端より下であるためインク洩れに
対して抑制効果があり好ましい。一方、（ｂ）は、ジョ
イント開口部下端より仕切り壁端部の方が高い位置にあ
り、負圧発生部材中に保持されたインクはジョイント開
口部下端より上であるためインク洩れに対して抑制効果
が少なく好ましくない。したがって、仕切り壁端部の位
置をジョイント開口部下端と同じか、低い位置として間
隙８の寸法を設計することは本発明の効果をより安定化
できる利点がある。交換インクカートリッジの形状、寸
法にもよるが、最大範囲で０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下
の高さの範囲内から間隙８の高さを選定することで実用
化でき、より好ましくは０．５から５ｍｍ程度である。
また、仕切り壁端部の形状は、上述のジョイント開口部
との位置を考慮していればいかなる形状をしていてもよ
いが、例示すれば、説明を省くが図８（ａ）〜（ｈ）に
示したとおりである。

【００４５】さらに、仕切り壁５の端部と負圧発生部材
３との境界部も種々の構造関係が考えられる。これを表
示したものが、図９である。図９（ａ）から図９（ｄ）
は、仕切り壁端部により負圧発生部材が圧縮されておら
ず、負圧発生部材の密度を局部的に高めることがないの
で、インクの流通及び空気の流通が比較的速やかとな
り、高速記録やカラー記録の場合に好ましい。一方、図
９（ｅ）、（ｆ）は、仕切り壁端部により負圧発生部材
３が圧縮されおり、部材の密度が高くなるためインクの
流通及び空気の流通に抵抗を生じるものの、わずかな環
境変動に対してはインク洩れなどの障害を抑制できる。
よって、これらの選択は、インクジェット記録装置の種
類や使用する環境条件を考慮して設計すればよい。

【００４６】負圧発生部材収容部４とインク収容部６の
容積割合は、インクジェット記録装置の種類や使用され
る環境条件などを考慮して決定する必要がある。また、
使用する負圧発生部材との関連も重要となる。インクの
使用効率を向上するためには、インク収容部の容積を増
やすことが好ましく、その際には、負圧発生力の高い
（スポンジでいえば圧縮率の高い）負圧発生部材を使用
することが有効となる。したがって、インク収容部の容
積割合を増加するに伴って負圧発生部材の負圧発生力を
増加させることを注意すれば、負圧発生部材の収納室の
容積とインクのみの収容室の容積の比は、１：１以上
１：３以下の範囲内が実用上の最適範囲として挙げるこ
とができる。

【００４７】フィルター１１の形状、寸法、目の荒さ
は、インクジェット記録装置の種類によって任意に設定
できるが、インクカートリッジからのごみの混入を防止
し記録ヘッドのノズルを詰まらせないためにもオリフィ
スの径よりも小さい目の荒さにすることが好ましい。

【００４８】本発明に使用する交換型インクカートリッ
ジへの初期インク充填量は、インクカートリッジ内容積
を限度として任意であるが、交換型インクカートリッジ
開封直後の負圧を維持するためにインク収容部へは容積
限度迄充填してもよいが、負圧発生部材部へのインク充
填量は負圧発生部材のインク保持力の限界以下で設定す
ることが好ましい。尚、ここでインク保持力とは、負圧
発生部材にインクを含浸させた際の部材単独でインクを
保持できる能力をさすものである。

【００４９】密閉系のインク収容部を持つインクカート
リッジにおいては、インクジェット記録装置内に装填さ
れた状態での外部環境変化（温度上昇、或は気圧低下）
に対しては、インク収容部の空気膨張により（インクの
膨張もある）インク収容部に残存しているインクをイン
クカートリッジ外へ押し出し、インク漏れ発生の可能性
がある。しかしながら、本発明に使用する交換型インク
カートリッジにおいては、最悪想定される環境状態に応
じた密閉系インク収容部の空気膨張体積（僅かではある
がインク膨張分も含む）を予想し、それにともなうイン
ク収容部からのインク移動量分を負圧発生部材収容部に
あらかじめ持たせることが好ましい。この際、ジョイン
ト開口部以外に大気連通孔を負圧発生部材収容部側に設
けることは図１０（ｃ）（ｄ）に示すように、インク収
容室内の空気の膨張によってインク室内から負圧発生部
材内に移動したインクを大気連通側へ案内することがで
きるので、非常に有効である。尚、大気連通孔の設置位
置は、負圧発生部材収容部側のジョイント開口部より上
部ならば特に指定はないが、環境変化時の負圧発生部材
中のインクの流れをジョイント開口部から離すために、
ジョイント開口部から遠い位置にあるのが好ましい。ま
た、大気連通孔の数及び形状、大きさなどはインクの蒸
発を考慮して任意に設定することができる。

【００５０】インクカートリッジ単独の物流時において
は、ジョイント開口部及び又は、大気連通孔をシール材
などで密閉してインクの蒸発やインクカートリッジ内の
空気膨張に備えることが好ましい。シール材としては、
包装分野においてバリヤー材と称される単体層のバリヤ
ー及び数層のプラスチックフィルムの複合化及びこれら
と紙、布などの補強材またアルミニウム箔などを複合化
した複合化バリヤー材を使用することが好ましい。イン
クカートリッジ本体材質と同様な材質をバリヤー材の接
着層とし、熱などで溶着することによって密閉性を上げ
ることがより好ましい。

【００５１】また、インクカートリッジからのインクの
蒸発或は外部大気からの空気の流入を抑制するために
は、インクカートリッジを挿入後は包材内の空気を脱気
してから密閉する包装形態をとれば効果的である。包材
としては、気体透過度及び液体透過度を考慮し、上記シ
ール材同様バリヤー材から選択することが好ましい。

【００５２】上述のような包装形態を選択することによ
ってインクカートリッジ単独の物流は、インク洩れなど
もなく非常に信頼性の高いものとなる。

【００５３】インクカートリッジ本体材料は従来成形品
に用いられるいかなる材料であってもよいが、インクジ
ェット用インクへの影響がないような材料或は影響がな
いように処理された部材から選択する必要がある。ま
た、インクカートリッジの生産性を考慮することも必要
となる。例えば、図１，図１１に示すインクカートリッ
ジ本体をインクカートリッジ底部１１部分とその上部部
分とに分割して樹脂材料にてそれぞれを一体成形し、負
圧発生部材を挿入後、インクカートリッジ底部１１部分
とその上部部分を溶着してインクカートリッジ本体を製
造することができる。樹脂材料に透明或は半透明なもの
を選択すればインク収容部のインクはインクカートリッ
ジ外部から視認することができるのでインクカートリッ
ジの取り替え時期を目視にて判断することができる。ま
た、上記シール材などの溶着を容易にするために図のよ
うな凸部を設けることが好ましい。更に、インクカート
リッジ本体外面にシボなどの加工を施すこともデザイン
上好ましい。

【００５４】インクの初期充填には加圧法及び減圧法い
ずれもが使用できる。尚、インクの充填にタンク本体の
いずれかにインク充填口２１を設けることは他のインク
カートリッジ開口部を汚すことがないので好ましい。イ
ンク充填後のインク充填口２１は、プラスチック或は金
属材料にて栓２２することが好ましい。

【００５５】交換型インクカートリッジの構成は及び形
状は本発明の範囲から逸脱することなく各種の変形を行
うことができる。

【００５６】以上の説明のように、本発明の交換型イン
クカートリッジは、単独の物流時にも高い信頼性を維持
し、簡易な構造でインクの残量検知可能なインク使用効
率の高い交換型インクカートリッジとなる。

【００５７】また、記録時及び非記録時においても適度
の負圧を使用初期から使用終了までの間維持して高速記
録に対応し、インクジェット記録装置の使用環境条件に
おいてもインク漏れの無い交換型インクカートリッジと
なる。

【００５８】更に、交換型インクカートリッジの取り扱
い性が良好で、インクジェット記録装置への脱着時にお
いてもインク漏れなどがなく、インクジェット記録装置
への装着誤動作のない交換型インクカートリッジとな
る。

【００５９】図１１は、本発明実施例のインクジェット
記録ヘッドのジョイント部材７が、交換型インクカート
リッジに挿入され、負圧発生部材に圧接してインクジェ
ット記録装置が稼働可能な状態になったときの模式断面
図である。

【００６０】図１１に示すように、インクジェット記録
ヘッドのジョイント部材７の近傍には気温の上昇や大気
圧の低下によって交換型インクカートリッジからあふれ
たインクを保持するインク保持部材１２ａが設けられて
いる。

【００６１】このインク保持部材１２ａにより、気温の
上昇や大気圧の低下によってインクカートリッジからイ
ンクがもれても印字を妨げたり、プリンタ内部を汚した
りすることを防止できる。

【００６２】さらに、インクジェット記録ヘッドとイン
クカートリッジの接合部の気密性が向上するので、イン
クカートリッジからインクジェット記録ヘッドへのイン
ク供給の信頼性が向上するという別の利点もある。

【００６３】図１２は、本発明の他の実施例を示すイン
クカートリッジの断面模式図である。

【００６４】本実施例においてはインクカートリッジの
外側底面１１に、あふれインク保持部材１２ｂを有して
いる。このような構成においても上述のインクジェット
記録ヘッドと同様の効果を得ることができる。

【００６５】また、使用途中でインクジェット記録装置
より取外して、インクカートリッジ単体で放置した状態
でインクがもれた場合にもインク保持部材によってもれ
たインクを保持できるので机などを汚すことはない。

【００６６】図１３は、本発明実施例のインクジェット
記録装置のキャリッジにインクカートリッジを搭載した
状態を示す模式斜視図である。

【００６７】本実施例では、上述と同様のあふれインク
保持部材１２ｃをキャリッジのインクカートリッジ搭載
部下面に設けている。このような構成によって、上述の
インクジェット記録ヘッドと同様の効果を得ることがで
きる。

【００６８】さらに上述のインクカートリッジ底面にイ
ンク保持部材を設けた場合にはキャリッジへの搭載時に
インクカートリッジ底面を突き当てて位置決めをすると
精度がでないという問題があったが、キャリッジにイン
ク保持部材を設けることで容易にインクカートリッジの
位置決め精度を上げることができる。

【００６９】上述した図１１ないし図１３に示す実施例
は、それ単独でも本発明の効果を奏するが、適宜組み合
わせると一層効果を奏するものである。

【００７０】

【発明の効果】本発明は、インクジェット記録ヘッド、
インクカートリッジまたはインクジェット記録装置のい
ずれか１つ、または複数の組み合わせにインクカートリ
ッジからあふれたインクを保持するインク保持部材を設
けることで、気温の上昇や、大気圧の低下によってイン
クがあふれた場合にインクジェット記録装置内部や記録
媒体を汚すことを防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例のインク容器の一部を破断して
示した模式斜視図である。

【図２】 図１実施例の模式断面図である。

【図３】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々は、実施例のカ
ートリッジと供給管の結合例の説明である。

【図４】 本発明のより好ましい条件を説明するための
比較例の説明図である。

【図５】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々は、実施例のイ
ンク供給部の説明図である。

【図６】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々は、インク供給
部と微小連通部との位置関係を説明する説明図である。

【図７】 （ａ）〜（ｆ）各々は、微小連通部の構成説
明図である。

【図８】 （ａ）〜（ｈ）は、各々仕切り壁の微小連通
部側端部の形状説明図である。

【図９】 （ａ）〜（ｆ）は、各々、仕切り壁近傍の吸
収体端部状態の説明図である。

【図１０】 （ａ）〜（ｄ）は、環境変化に対する吸収
体内部の状態説明図である。

【図１１】 第１実施例のインクジェットヘッドを説明
するための概略図である。

【図１２】 第２実施例のインクカートリッジを説明す
るための概略図である。

【図１３】 第３実施例のインクジェット記録装置のキ
ャリッジ部を示す斜視図である。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）は本発明を実施したカートリ
ッジ・カラータンク構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ インクジェット用カートリッジ ２ インク供給用開口 ３ 負圧発生部材 ４ 第１収納室 ５ 仕切り壁 ６ 第２収納室 １１ 外側底面 １２ａ，ｂ，ｃ インク保持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石永 博之 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負圧発生部材を収容すると共に大気と連
   通する大気連通部を備えた第１収納室と、該大気連通部
   から離れた位置に設けられた微小連通部のみを介して第
   １収納室に連通するが実質的に密閉状態で第１収納室へ
   供給するためのインクを直接収納する第２収納室とを有
   し、 上記微小連通部は第１収納室と第２収納室を区分する仕
   切り壁と上記インクジェット用カートリッジ内面との間
   に形成され、さらに該仕切り壁と異なる第１収納室の面
   にはインク供給用の開口が形成されて、 該インク供給用開口にインク供給管が挿入されたときイ
   ンク供給用開口近辺の負圧発生部材は圧縮される圧縮可
   能領域を形成することを特徴とするインクジェット用カ
   ートリッジ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェット用カート
   リッジにおいて、底面に該インクジェット用カートリッ
   ジからあふれたインクを保持するインク保持部材を有す
   ることを特徴とするインクジェット用カートリッジ。
3. 【請求項３】 負圧発生部材を収容すると共に大気と連
   通する大気連通部を備えた第１収納室と、該大気連通部
   から離れた位置に設けられた微小連通部のみを介して第
   １収納室に連通するが実質的に密閉状態で第１収納室へ
   供給するためのインクを直接収納する第２収納室とを有
   し、上記微小連通部は、第１収納室と第２収納室を区分
   する仕切り壁と上記インクジェット用カートリッジ内面
   との間に形成され、さらに該仕切り壁と異なる第１収納
   室の面にはインク供給用の開口が形成されたインクジェ
   ット用カートリッジに対して装着されるインクジェット
   ヘッドにおいて、 前記インク供給用開口に挿入するインク供給管の近傍
   に、該インクジェット用カートリッジからあふれたイン
   クを保持するインク保持部材を有することを特徴とする
   インクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 負圧発生部材を収容すると共にインク供
   給用開口と大気と連通する大気連通部を備えた第１収納
   室と、該大気連通部から離れた位置に設けられた微小連
   通部のみを介して第１収納室に対して連通するが実質的
   に密閉状態でインクを直接収納するための第２収納室と
   を有し、第１収納室と第２収納室を隣接するように仕切
   る仕切り壁が上記微小連通部を形成するインクジェット
   用カートリッジを、上記大気連通部を上方に位置させ微
   小連通部および該インク供給用開口を相対的に下方に位
   置するように、装着することでプリントを行うプリンタ
   であって、該インクジェット用カートリッジを装着する
   カートリッジ装着部に該インクジェット用カートリッジ
   からあふれたインクを保持するインク保持部材を有する
   ことを特徴とするプリンタ。