(57)【要約】【課題】液体貯蔵容器の外部容器に対する接続動作が頻繁に行われても、接続動作の信頼性を高くし、安定したインク供給を可能にする。【解決手段】液体貯蔵容器２の貯蔵部の開口部３に、外部から貯蔵部の内部に液体を供給するための液体供給部材１を接合する際に、液体供給部材１を開口部３に挿入してから、開口部３の内周縁部３ａを熱溶融させながら液体供給部材１を所定の取り付け位置まで移動させ、それから内周縁部３ａを硬化させて、液体供給部材１を開口部３に接合する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部の内部と外部とを連通させる開口部と、前記開口部に装着され、外部から前記貯蔵部の内部に液体を供給するための液体供給部材とを備えた液体貯蔵容器を製造する方法において、
前記開口部の周縁部を溶融させながら前記液体供給部材を位置調整してから前記周縁部を硬化させて、前記液体供給部材を前記開口部に接合する工程を含むことを特徴とする液体貯蔵容器の製造方法。
【請求項２】
液体を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部の内部と外部とを連通させる開口部と、前記開口部に装着され、外部から前記貯蔵部の内部に液体を供給するための液体供給部材とを備えた液体貯蔵容器において、
前記液体供給部材は、前記開口部の周縁部が溶融した状態で位置調整され、前記周縁部が硬化されることによって前記開口部に接合されていることを特徴とする液体貯蔵容器。
【請求項３】
請求項２に記載の液体貯蔵容器と、前記液体貯蔵容器から供給された液体を吐出する液体吐出ヘッドとを一体的に備えたインクジェットヘッドカートリッジ。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェットヘッドカートリッジと、前記インクジェットヘッドカートリッジを搭載して移動可能なキャリッジと、前記キャリッジの移動範囲内に固定されており、前記液体供給部材と接続可能な接続部材を有する外部容器とを有し、
前記キャリッジが前記外部容器の対向位置に到達したときに、前記液体供給部材が前記接続部材に接続されて、前記外部容器から前記接続部材および前記液体供給部材を介して前記液体貯蔵容器に液体を供給可能である、インクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録に利用されるインクジェットヘッドカートリッジに関し、さらに詳しくは、いわゆるピットイン方式でインクを供給するのに好適なインクジェットヘッドカートリッジと、それに含まれる液体貯蔵容器およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置の一つの形態として、少なくとも、液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドへインクを供給するための液体貯蔵容器であるサブタンクと、サブタンクにインクを補充する外部容器であるメインタンクとを備えた、いわゆるピットイン方式の装置が提供されている。具体的には、液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドと一体的に構成されているサブタンクとからなるインクジェットヘッドカートリッジが、記録媒体の被記録面に対向して走査するキャリッジに装着されている。サブタンクの一部にはメインタンクと接続可能な液体供給部材が設けられている。一方、メインタンクはインクジェット記録装置本体の内部に着脱可能に収納されている。そして、このピットイン方式では、液体吐出ヘッドが、記録紙や葉書などの記録媒体の搬送方向と交差する方向に移動しつつ、記録媒体に対してインクを吐出することによって記録を行い、定期的にサブタンクとメインタンクを接続させてサブタンクにインクを補充させる。すなわち、サブタンクは、キャリッジの移動に伴って所定の位置に到達すると、液体供給部材を介してメインタンクに接続され、インクが補充される。
【０００３】
このピットイン方式でサブタンクにインクを補充する場合には、所定量のインクを過不足なくサブタンクに補充する必要がある。したがって、サブタンクに設けられた液体供給部材をメインタンクに確実に接続することが必要である。さらに、サブタンクへのインク充填はインクの消費に伴って複数回行われるため、サブタンクの液体供給部材をメインタンクに接続する際の信頼性や耐久性が要求される。
【０００４】
そこで、サブタンクの内部を大気に連通させて開放される部分（以下「大気連通部」と呼ぶ）に逆止弁を設け、インク補充時には、サブタンク内の気体を大気に開放しつつ、サブタンク内のインク量が満杯状態を超えた場合のインク漏れを防ぐように逆止弁の開閉制御を行う構成が存在する。
【０００５】
特許文献１には、逆止弁として、気体を透過させ、かつ液体を透過させない多孔質膜である、撥水性の繊維からなる膜を大気連通部に貼り付け、サブタンクへインクを補充する際に、サブタンクの内部の空気を排除しつつインクのみをサブタンク内に流入させ、多孔質膜のメニスカス保持力によって、インクがサブタンク内に満杯になるまで補充する構成が提案されている。このようなピットイン方式のインク補充システムは、多孔質膜である、撥水性の繊維からなる膜を大気連通部に貼り付けることによって逆止弁が構成されているので、低コストであり、小型化に適しているなどの利点がある。
【特許文献１】特開２００２−８６７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記したピットイン方式のインク補充システムでは、サブタンク内のインクの消費に伴って、サブタンクの液体供給部材がメインタンクに接続される動作が複数回繰り返し行われる。そのため、仮に、サブタンクの液体供給部材が位置ずれを生じていると、接続および接続解除を繰り返す度に余分な力が加わって液体供給部材が破損するのみならず、メインタンクの接続部材も破損してしまい、結果的に、サブタンクが所定の位置に到達してもインク供給がなされなくなる。その場合、サブタンクおよびメインタンクのインクが、接続部からインクジェットヘッドカートリッジの外部に漏れ、場合によってはインクジェット記録装置のインク供給システム全体にインクが広がって、電気系統のショートなどの致命的な動作不良の原因となる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、外部容器（メインタンク）と液体貯蔵容器（サブタンク）の接続動作が頻繁に行われる場合でも、接続動作の信頼性が高く、安定したインク供給が可能である液体貯蔵容器およびその製造方法と、インク漏れを抑えることができるインクジェットヘッドカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を貯蔵する貯蔵部と、貯蔵部の内部と外部とを連通させる開口部と、開口部に装着され、外部から貯蔵部の内部に液体を供給するための液体供給部材とを備えた液体貯蔵容器を製造する方法において、開口部の周縁部を溶融させながら液体供給部材を位置調整して、液体供給部材を開口部に接合する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、液体貯蔵容器の液体供給部材を、開口部に対して相対位置を調整しながら接合することによって、液体供給部材を所定の位置に精度良く設けることができる。従って、複数回の接続動作が行われても、液体供給部材の破損が抑えられる。また、液体貯蔵容器の開口部をさほど位置精度良く形成していなくても、液体供給部材の接合時に位置調整することによって、その位置精度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態では、液体（インク）を収容する液体貯蔵容器２と、この液体貯蔵容器２から供給された液体を記録などのために吐出するインクジェット方式の液体吐出ヘッド４とを一体に備えたインクジェットヘッドカートリッジ１１を例にとって説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態のインクジェットヘッドカートリッジ１１の概略斜視図である。図１に示すインクジェットヘッドカートリッジ１１は、インク等の液体を吐出するための吐出口（不図示）を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッド４と、液体吐出ヘッド４へインクを供給するための液体貯蔵容器（サブタンク）２とを備えている。液体貯蔵容器２の底面には、この液体貯蔵容器２内へインクを補充するための液体供給部材１と、外部容器（例えば図３，４に示すメインタンク６０）との位置合わせ用の位置決めピン５が接合されている。インクは、外部容器６０と液体供給部材１が接続されることによって、外部容器６０から液体貯蔵容器２へ供給可能である。本実施形態では３本の筒状の液体供給部材１が設けられているが、この構成に限られるものではない。
【００１２】
図２は、液体貯蔵容器２を、液体供給部材１を通る位置で、すなわち図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。液体貯蔵容器２の内部（貯蔵部１３）には、液体を吸収保持する液体吸収体１０が充填されている。液体貯蔵容器２の貯蔵部１３の上面は蓋部材７によって閉じられている。蓋部材７の内側には、気体を透過させ、かつ液体（インク）を透過させない多孔質からなる気液分離部材６が配置されている。気液分離部材６の内面には撥水剤（不図示）が塗布されている。蓋部材７と気液分離部材６の間の空間が、蓋部材７の気体連通口８（エアー吸引口）と連絡する連絡室９になっている。気液分離部材６は、連絡室９と貯蔵部１３とを仕切るように設けられている。
【００１３】
気液分離部材６は、繊維状の樹脂や金属を積層して焼結することによって形成された多孔質膜であってよく、その場合には、気体の透過量に相当する理論上の孔径が計算できる。従って、この理論上の孔径になるように、繊維の径や焼結後の密度が決定されて、気液分離部材６が設計されている。
【００１４】
図３には、このインクジェットヘッドカートリッジ１１を含むインクジェット記録装置の要部の模式図が示されている。すなわち、インクジェットカートリッジ１１を搭載したキャリッジ１４が、図示しない駆動装置によって駆動されてガイドレール１６に沿って往復移動可能であり、この移動範囲の下方に位置する記録媒体１７に対して液体吐出ヘッド４から適宜のタイミングで液体（インク）を吐出することによって、記録媒体１７に記録するものである。記録媒体１７は、図示しない搬送装置によって、キャリッジ１４の移動方向に直交する方向（ガイドレール１６に直交する方向）に所定ピッチずつ搬送される。従って、記録媒体１７が停止した状態でのキャリッジ１４の走査および液体吐出ヘッド４からのインク吐出と、記録媒体１７の所定ピッチの搬送とが交互に繰り返されることによって、１枚の記録媒体１７への記録が行われる。
【００１５】
このインクジェット記録装置において、キャリッジ１４の移動範囲の端部付近には、外部容器であるメインタンク６０が固定されている。そして、前記した記録媒体１７への記録動作の前後や記録動作の一時中断時に、キャリッジ１４がメインタンク６０と対向する位置に来て、インクの補充が行われる。
【００１６】
図４は、液体貯蔵容器（サブタンク）２に、外部容器であるメインタンク６０からインク１５を補充している状態の断面図である。インク１５の補充は液体供給部材１および接続部材２５を介して行われ、インク１５を補充するための吸引力は、気体連通口８に接続されている図示しないポンプなどによって発生させられる。この吸引力によって、インク１５はメインタンク６０から、互いに接続された接続部材２５おーよび液体供給部材１を介して、サブタンク２内へ供給される。なお、図４には、補充されたインク液面ａの位置が示されている。
【００１７】
サブタンク２内へのインク１５の補充が進み、インク液面ａの位置が液体吸収体１０の貯蔵部１３の上面、すなわちサブタンク２内に貼り付けられた気液分離部材６の下面に到達すると、気液分離部材６の下面に塗布されている撥水剤の撥水作用とメニスカス力によってインク補充が止まる。なお、ポンプの吸引圧力は、このような原理でインク補充が止まる程度の小ささに調整されている。
【００１８】
こうしてサブタンク２へのインク１５の補充が完了した後、液体吐出ヘッド４が記録動作を行ってインク吐出が行われると、サブタンク２内のインク１５は徐々に消費される。インク１５の消費によりインク液面ａは徐々に低下する。そこで、適当なタイミングでキャリッジ１４が所定の位置に移動して、液体供給部材１が接続部材２５に接続され、メインタンク６０から接続部材２５および液体供給部材１を介して、インク１５が再びサブタンク２内に充填される。
【００１９】
以上説明した構成において、インク１５に接する部分はすべて、インク１５に溶出するおそれのない材料から形成されている。特に、サブタンク２および蓋部材７は、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）など、耐食性と成形性のある樹脂で構成することが望ましい。本実施形態ではポリサルホンを用いてサブタンク２および蓋部材７を形成した。
【００２０】
また、サブタンク２に接合された液体供給部材１は、インク充填が繰り返される度にメインタンク６０の接続部材２５と接続させられるため、インク１５に対する接液性と接続動作に対する強度の面から、ステンレス製やセラミックス製が望ましい。ただし、液体供給部材１は樹脂製であってもよい。本実施形態では、小型化の点で好ましいステンレス（ＳＵＳ３０３）を用いて液体供給部材１を形成した。
【００２１】
また、本実施形態の液体供給部材１の外周面には、サブタンク２と接合する位置に凹凸面（図示せず）が設けられている。また、液体供給部材１の外周面の、メインタンク６０の接続部材２５と接続する部分は、接続動作の繰り返しによって接続部材２５が破損するのを防止するために、平滑な面になっている。
【００２２】
次に、本実施形態における液体供給部材１と液体貯蔵容器（サブタンク）２との接合工程について説明する。この工程が、本発明における大きな特徴である。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態における液体供給部材１と液体貯蔵容器２との接続工程について説明する図である。図５（ａ）〜（ｄ）には、簡略化のため、液体貯蔵容器２の底面の、液体供給部材１を中心とする部分を拡大して示している。
【００２４】
図５（ａ）は、液体貯蔵容器２に液体供給部材１を接合する前の状態を示している。この液体貯蔵容器２の一部には、液体供給部材１を挿入するための開口部３が設けられている。本実施形態では、開口部３の内径は液体供給部材１の外径よりも若干小さめに形成されていて、両者は圧入嵌合される関係になっている。
【００２５】
図５（ｂ）は、サブタンク２に液体供給部材１を接合する工程の第１段階を示している。図５（ａ）の状態から、図５（ｂ）に示すように、押し具２１によって液体供給部材１が液体貯蔵容器２に押し付けられて、開口部３に挿入（圧入）される。液体供給部材１は、開口部３の内側の所定の深さまで圧入される。このときの液体供給部材１の位置は、開口部３の位置によって決まる。したがって、開口部３の中心５０が、所望の取り付け位置の中心５１からずれている場合には、液体供給部材１は所望の取り付け位置からずれた位置にある。本実施形態では、この位置ずれ量αは０．０１〜０．１ｍｍ程度であった。
【００２６】
そこで、図５（ｃ）に示すように、液体貯蔵容器２の開口部３に液体供給部材１を挿入した状態で、液体供給部材１を間接加熱する。本実施形態では、光ファイバーレンズ５２を介して液体供給部材１に向けて特定波長のビーム５３を照射して間接加熱を行っている。なお、図示しないが、ビーム５３の発振波は、発振源から光ファイバーおよび光ファイバーレンズ５２を介して照射される。このように液体供給部材１を間接的に加熱させる手段としては、電磁誘導加熱、ソフトビーム加熱、半導体レーザ加熱、紫外線照射加熱などが考えられるが、本実施形態ではソフトビーム装置を用いて加熱を行っている。液体供給部材１へのビーム５３の照射位置は、より高い熱効率を得るために、液体供給部材１の被接合部、すなわち開口部３の近傍に設定されている。なお、間接加熱の手段やその条件等は、被加熱部材である液体供給部材１の材質や形状などを考慮して最適なものを任意に選択すればよい。
【００２７】
このように液体供給部材１に加熱を行うと、吸光した液体供給部材１の自己発熱によって、圧入されている相手部分、すなわちサブタンク２の開口部３の、液体供給部材１との接触部分（内周縁部３ａ）の樹脂が溶融し始める。このとき、液体供給部材１の直径（本実施形態では０．５ｍｍ）が十分小さければ、サブタンク２の開口部３の内周縁部３ａでは、液体供給部材１を中心にしてほぼ均等に樹脂が溶ける。
【００２８】
こうして、サブタンク２の開口部３の、液体供給部材１との接触部およびその近傍は熱溶融状態になっているため、液体供給部材１は移動可能な状態である。そこで、図５（ｄ）に示すように、位置補正クランプ２０によって、液体供給部材１の、被接合部と反対側をクランプする。クランプ位置は被接合部に近い方が望ましい。そして、位置補正クランプ２０を所望の取り付け位置に向けて移動させ、それによって液体供給部材１を移動させる。こうして、位置補正クランプ２０を用いて、液体供給部材１の位置を所望の取り付け位置まで補正する。すなわち、液体供給部材１の中心が所望の取り付け位置の中心５１と一致するようにする。開口部３の内周縁部３ａは熱溶融状態であるため、液体供給部材１の移動を妨げずに流動し、移動停止時には、液体供給部材１の外周を取り囲んだ状態になる。
【００２９】
液体供給部材１の所望の取り付け位置への移動が完了すると、光ファイバーレンズ５２からのビーム５３の照射を停止する。こうして加熱工程が終了すると、溶融状態にある開口部３の内周縁部３ａの樹脂は徐々に冷却されて、再び硬化し始める。再度硬化した開口部３の内周縁部３ａの樹脂は、液体供給部材１に密着してそれを固定する。なお、開口部３の内周縁部３ａの樹脂を自然冷却させるのではなく、強制冷却を行えば、加工時間を短縮することができる。
【００３０】
本実施形態においては、ポリサルホン樹脂製の液体貯蔵容器２を用いているので、ポリサルホン樹脂の溶融温度（２２０℃）の付近まで加熱された時点で、開口部３の内周縁部３ａは溶融し始める。一方、１８０℃以下に冷却された時点で、開口部３の内周縁部３ａは再び硬化する。このような溶融条件の設定は、前記した間接加熱装置の出力条件や加熱時間等を調整することによって行える。また、間接加熱装置による加熱では不十分な場合には、熱ごてなどの他の加熱源を併用し、それを液体貯蔵容器２または液体供給部材１に直接接触させることによって、十分な加熱温度を達成するようにしてもよい。
【００３１】
以上説明したように、本発明によると、開口部３の内周縁部３ａを熱溶融させた状態で液体貯蔵容器２の液体供給部材１の位置を調整してから、開口部３の内周縁部３ａを硬化させることによって、液体供給部材１を所定の位置に精度良く接合することができる。液体供給部材１の位置ずれを補正して、正確な位置に精度良く配置することができるため、外部容器の接続部材２５への接続動作が繰り返されても、余分な力が加わらず、液体供給部材１および接続部材２５の破損が抑えられる。また、液体貯蔵容器２の開口部３をさほど位置精度良く形成していなくても、液体供給部材１の接合時に位置調整することによって、その位置精度を高く保つことができる。
【００３２】
その結果、液体貯蔵容器２と外部部材６０との接続性能が安定し、インクの漏れがなく信頼性の高いインクジェットヘッドカートリッジ１１を構成することができる。すなわち、液体貯蔵容器２および外部容器６０のインクが、両者の接続部分からインクジェットヘッドカートリッジ１１の外部に漏れる危険性が低減し、インクジェット記録装置内の電気系統のショートなどの致命的な動作不良を発生させるおそれが小さい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態のインクジェットヘッドカートリッジの模式的斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドカートリッジを含むインクジェット記録装置の要部の模式的平面図である。
【図４】図３に示すインクジェット記録装置の液体貯蔵容器に外部容器からインクを補充している状態を示す断面図である。
【図５】（ａ）は図１〜４に示す液体貯蔵容器の、液体供給部材の接合前の状態を示す説明図、（ｂ）はその液体貯蔵容器の開口部に液体供給部材を挿入した状態を示す説明図、（ｃ）はその液体貯蔵容器の開口部の内周縁部を溶融させる工程を示す説明図、（ｄ）は液体供給部材を位置決めして接合した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      液体供給部材
２      液体貯蔵容器（サブタンク）
３      開口部
３ａ    内周縁部
４      液体吐出ヘッド
１１    インクジェットヘッドカートリッジ
１３    貯蔵部
１４    キャリッジ
１７    記録媒体
６０    外部容器（メインタンク）
【図１】
2006297710.tif 000003
【図２】
2006297710.tif 000004
【図３】
2006297710.tif 000005
【図４】
2006297710.tif 000006
【図５】
2006297710.tif 000007