(57)【要約】【課題】水分蒸発量を抑制し、かつ成型性、強度等も兼ね備えた安価なインク容器とする。【解決手段】インク容器筐体１と蓋部材１２の材料は、成型性が良く、強度の高いポリサルフォンで射出成型により作られており、位置合わせ部１４により高い位置精度でホルダに固定される。インク容器筐体１の第２〜第４の壁面１ｂ〜１ｄと、蓋部材１２の第１の壁面１ａとには、インク容器内からの水分蒸発を抑制するため、ポリプロピレン基材と粘着層を主としたラベル２が貼り付けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録材にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録素子と、該インクジェット記録素子に供給するインクを内部に保持するインク容器とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク容器を構成する壁面のうち、少なくとも一面が、第１の部材と、前記第１の部材の外側に配置されている第２の部材とを有し、前記第１の部材が、前記第２の部材よりも成型性および強度が高い射出成型部材であり、前記第２の部材が、前記第１の部材よりも水蒸気透過率が低い部材であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク容器を備えたインクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録ヘッドよりインクを吐出して記録用紙や布等の被記録材に画像や文字情報を記録、印刷するインクジェット記録ヘッドにおいて、インクを収容するインク容器部材は、消耗部品であり一般的に低ランニングコスト化のために樹脂が用いられている。
【０００３】
通常は、インク容器にはインクの消費に応じて空気を導入するために大気連通口が設けられることが多い。そのため、インク容器を長期に保存しておいた場合には、これらインク容器壁、大気連通口、ノズルからインク容器内のインクの揮発成分（主に水分）が蒸発することでインク使用量の減少、記録画像の色見変化、インクの粘度上昇による吐出特性の悪化といった問題を生じさせた。そのため、ノズルからの蒸発を抑制するために非記録時にノズルにキャップを取り付ける構成にしたり、単にインク収容部と大気を連通させる貫通穴ではなく、大気連通路を迷路形状とした大気連通部をインク容器に設ける構成にするといったようにインクの水分蒸発を抑制する工夫がされてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、インク容器の壁からの蒸発抑制に対してはインク容器に金属を用いれば最良であるが、成型性が悪くコストアップになるため、インク容器材料には射出成型部材を用い壁厚を厚くする、水蒸気透過性の低い部材を用いるといった対策がとられていた。また、インク容器の樹脂材料には、成型性の他に接インク性、強度、低コストなどを兼ねる必要がある。特に、インク容器とインクジェット記録ヘッドが分離可能な場合はインク容器とホルダ部との高い精度の位置合わせが必要であり、インク容器とインクジェット記録ヘッドが一体型でキャリッジ機能を含む場合は、インク容器とシャフトとの高い精度の位置合わせが要求され、インク容器に高い精度で位置合わせを行う機能を持たせる必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１４４７５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インク容器の材料の選定においては、高い位置精度で行うに適した強度、成形性及び接インク性、低コストを満足した射出成型材料で、かつ規定値内の蒸発量に抑える水蒸気透過率の低い材料は現存しない場合が多く、蒸発抑制といった観点では用いる材料に制限があった。
【０００７】
また、比較的インク積載容量の多いインク容器の場合はこの壁からの蒸発量は品質に大きな問題は生じなかったが、インクジェット記録ヘッドの小型化などによりインク容量を小さくした場合、インク使用量の減少、記録画像の色見変化、インクの粘度上昇に対して、壁からの蒸発が大きく影響することが問題となった。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題を解決するため、水分蒸発量を抑制し、かつ成型性、強度等も兼ね備えた安価なインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の本発明のインクジェット記録ヘッドは、被記録材にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録素子と、該インクジェット記録素子に供給するインクを内部に保持するインク容器とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク容器を構成する壁面のうち、少なくとも一面が、第１の部材と、前記第１の部材の外側に配置されている第２の部材とを有し、前記第１の部材が、前記第２の部材よりも成型性および強度が高い射出成型部材であり、前記第２の部材が、前記第１の部材よりも水蒸気透過率が低い部材であることを特徴とする。
【００１０】
上記のとおり、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク容器の壁面が、その内側が成型性および強度が高い射出成型部材である第１の部材からなり、この第１の部材の外側に第１の部材よりも水蒸気透過率が低い第２の部材を有するものである。すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッドは、成型性および強度が高いことで機構的な位置決め機能を有する第１の部材によって、記録装置内における高い位置合わせ精度を確保し、さらに、第１の部材の外側に設けた第１の部材よりも低い水蒸気透過率を有する第２の部材によって、インク容器内のインクからの水蒸気の蒸発を抑制する構成となっている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるインク容器の斜視図であり、図２は図１に示すインク容器の断面図である。
【００１２】
インク容器は、インク容器筐体１の第２〜第６の壁面１ｂ〜１ｆと、蓋部材１２の第１の壁面１ａとの、概ね６面で構成されている。インク容器筐体１は、その内部に、不図示のインクジェット記録素子に供給するインクを含浸保持するインク保持部材４を有している。第６の壁面１ｆには、インクジェット記録素子と連通するインク供給口３が形成されており、第５の壁面１ｅには、インク容器を保持する不図示のホルダに対して位置決めするための位置合わせ部１４が設けられている。蓋部材１２は、インク容器筐体１の上面側に超音波溶着などで溶着されており、インク容器筐体１の内部と大気を連通させる大気連通口５が形成されている。インク容器筐体１と蓋部材１２の材料は、成型性が良く、強度の高いポリサルフォンで射出成型により作られており、位置合わせ部１４により高い位置精度でホルダに固定される。
【００１３】
インク容器を成型後、インク容器筐体１の外壁面のうち、位置合わせ部１４が設けられている第５の壁面１ｅおよびインク供給口３が形成されている第６の壁面１ｆを除く第２〜第４の壁面１ｂ〜１ｄと、蓋部材１２の第１の壁面１ａとには、ポリプロピレン基材と粘着層を主としたラベル２が貼り付けられる。
【００１４】
本実施形態におけるインク容器筐体１と蓋部材１２の材料であるポリサルフォンは強度が高く成型性に優れているが水蒸気透過率が約１３１７［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］であり、発明者が目標とするインク容器内の蒸発抑制に対しては不十分である。
【００１５】
これに対し、ラベル２の基材であるポリプロピレンは、その強度はポリサルフォンに比べ弱いが水蒸気透過率が約５０．７［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］と、ポリサルフォンよりも低く、インク容器内からの水分蒸発抑制を補っている。
【００１６】
図３は、本実施形態においてラベル２がインク容器筐体１または蓋部材１２に貼り付けられた状態の一部拡大断面図である。
【００１７】
ラベル２は、表面層を形成する厚さ約２５［μｍ］のポリプロピレン基材６と、厚さ約８０［μｍ］の合成紙８と、厚さ約２０［μｍ］の接着層７、９とを有し、接着層７は、ポリプロピレン基材６と合成紙８とを接着し、接着層９は合成紙８とインク容器筐体１とを接着している。接着層７、９の接着剤は溶媒系アクリル接着剤が用いられている。
【００１８】
以上のように、本実施形態のインク容器は、インク容器筐体１および蓋部材１２をポリサルフォン製とすることで、強度が高く成型性に優れ、また、位置合わせ精度を確保することができるものとなっており、さらに、このポリサルフォン製のインク容器筐体１および蓋部材１２の外壁面である第１〜第４の壁面１ａ〜１ｄに水蒸気蒸発率の低いラベル２を貼り付けることで水蒸気蒸発を抑制できるものとなっている。すなわち、本実施形態のインク容器は、高強度、良好な成型性、高い位置合わせ精度、水蒸気蒸発抑制特性を低コストで実現できるものである。
【００１９】
また、水蒸気透過率の抑制を考慮するとインク容器に用いる材料に制限があるが、水蒸気蒸発率の高いラベルを貼るということを前提に成形性、強度など他の特性を満足する材料を選定するので、材料の選択肢が多くなる。本実施形態ではインク容器筐体１はポリサルフォン、ラベル２はポリプロピレンを基材としたものを示したが、これに限るものでなく、インク容器筐体１としては水蒸気透過率１０１３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以上の部材（ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）など）、また、インク容器筐体１の外側に貼られるラベル２が水蒸気透過率１０１．３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以下の部材（基材がＬＣＰ（液晶ポリマ）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマ）など）等を組み合わせであれば、外側に貼られる部材の蒸発抑制の効果を十分に得ることができる。また、外側の部材は粘着層が設けられたラベルに限らず、例えば、ＬＣＰなどのフィルムや薄板に接着剤を塗布した後、内側の部材（インク容器）に接着しても良い。
【００２０】
なお、本実施形態で示したインク容器筐体１および蓋部材１２の第１〜第４の壁面１ａ〜１ｄに貼られるラベル２は全体の厚さが０．１４５ｍｍ程度が好適であるが、インクジェット記録ヘッドの小型化のためには外側の部材の全厚さは０．２［ｍｍ］以下にすることが望ましい。
（第２の実施形態）
図４に本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの側断面図を、図５に、図４に示すインクジェット記録ヘッドに貼り付けるラベルの平面図を、また、図６に、インクジェット記録ヘッドへのラベルの貼り付けを説明する図をそれぞれ示す。
【００２１】
本実施形態のインク容器は、インク容器筐体１０１とインクジェット記録素子１１０とが一体的に構成されており、図４中、インク容器筐体１０１の左右両側には、不図示のインクジェット記録装置内の互いに平行に配置された２本のシャフトに連結する軸受け１１５が形成されている。後述するように、インクジェット記録素子１１０を備えたインクジェット記録ヘッドは、シャフトに沿って往復されながら記録を行うため、軸受け１５には高い位置精度が要求される。よって、インク容器筐体１０１は、強度が高く成型性に優れ、また、位置合わせ精度を確保することができるポリサルフォンにより射出成型で作られている。
【００２２】
インク容器筐体１０１内のインク室１０６は３つに分離されている。各インク室１０６の下部にはインク供給口１０３がそれぞれ設けられており、各インク室１０６内に収納されているインク保持部材１０４のインクを、フィルタ１１１を介してインクジェット記録素子１１０へと供給する構成となっている。
【００２３】
インク容器筐体１０１の上部には、蓋部材１１２およびカバー部材１１３が取り付けられている。蓋部材１１２には、各インク室１０６に対応する連通部１０７が形成されているとともに、図６（ａ）に示すインク容器筐体１０１の第１の壁面１０１ａ側に大気連通口１０５が形成されている。カバー部材１１３は、蓋部材１１２に取り付けられることで、大気連通口１０５と各連通部１０７を連通させる共通連通道１１７を形成している。
【００２４】
被記録材にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録素子１１０は、不図示の共通液室と、この共通液室に連通した不図示の複数のノズルと、これらノズル内に形成され吐出エネルギ発生手段であるヒータで概ね構成され、各インク室１０６に設けられたインク供給口１０３と連通し、フィルタ１１１を通してインクが供給される。各インク室１０６から供給されて各ヒータに接したインクは、各ヒータに電気エネルギが入力されることで、急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じ、このインクの状態変化に基づく作用力によって各ノズルに連通する不図示の吐出口からインクが吐出される。そして、インクジェット記録ヘッドが上述したインクジェット記録装置内のシャフトに沿って往復走査され、被記録材上に画像を形成する。
【００２５】
図５は、このインクジェット記録ヘッドの外壁に貼り付けるラベルの展開図であり、１枚で大気連通口１０５を除く３面を覆うことのできる形状になっている。すなわち、ラベル１０２は、第１〜第３の面１０２ａ〜１０２ｃの３面からなり、ラベル１０２の第１の面１０２ａはインク容器筐体１の第１の壁面１０１ａに対応し、第２の面１０２ｂは蓋部材１１３の第２の壁面１０１ｂに対応し、第３の面１０２ｃはインク容器筐体１の第３の壁面１０１ｃに対応するようになっている。また、ラベル１０２は、第１の面１０２ａの大気連通口１０５に対応する部位に、大気連通口１０５によるインク容器筐体１と大気との連通を阻害しないようにするための切欠部１０２ｄが形成されている。ラベル１０２はこのような構成であるため、図６（ａ）に示すように、インク容器の上面となる蓋部材１１３の第２の壁面１０１ｂとラベル１０２の第２の面１０２ｂとの位置あわせを行った後、包むようにその他の面に貼り付けることで容易に、かつ効率的にインク容器の３面全体をラベル１０２で覆うことができる（図６（ｂ）参照）。
【００２６】
なお、ラベル１０２は任意の形状、面積を選択でき、インク容器の任意の面に少なくとも１枚貼り付けられればよい。また、インク容器を構成するインク容器筐体１０１、蓋部材１１２およびカバー部材１１３とラベル１０２とは、第１の実施形態と同様にそれぞれ、水蒸気透過率１０１３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以上の部材と水蒸気透過率１０１．３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以下の部材が選定できる。
（第３の実施形態）
図７に本実施形態におけるインク容器の側断面図を、図８に、本実施形態におけるインク容器の斜視図をそれぞれ示す。
【００２７】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、外部のインクタンクから本実施形態のインクジェット記録ヘッドのインク容器へとインクを供給するニードル２１７が各インク室２１６に対応して設けられた構成となっている以外の構成および材質等は、基本的に第２の実施形態で説明したインクジェット記録ヘッドと同様であるため、詳細の説明は省略する。
【００２８】
図６および図７には、蓋部材２１３上にのみラベル２０２が貼り付けられているが、これに限定されるものではなく、他の面にもラベルが貼り付けられた構成とするものであってもよい。
【００２９】
なお、ラベル２０２は任意の形状、面積を選択でき、インク容器の任意の面に少なくとも１枚貼り付けられればよい。
【００３０】
なお、インク容器を構成するインク容器筐体２０１、蓋部材２１２およびカバー部材２１３とラベル２０２とは、第１および第２の実施形態と同様にそれぞれ、水蒸気透過率１０１３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以上の部材と水蒸気透過率１０１．３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以下の部材が選定できる。
（実施例）
本実施例では、第３の実施形態で説明した、ラベルをカバー部材にのみ貼り付けたインクジェット記録ヘッドにおける各部からの蒸発量を測定した。なお、以下の説明では、図６および図７を参照するとともに第３の実施形態で用いた符号を用いるものとする。
【００３１】
３分割されているインク室２１６のインク容量はそれぞれ０．１２［ｃｃ］であり、インクの総容量は０．１２ｃｃ×３、枠体（インク容器筐体２０１、蓋部材２１２、カバー部材２１３）の外壁の表面積は５．７５［ｃｍ２］である。
【００３２】
また、比較例として、このインクジェット記録ヘッドと同形状で、全くラベルを貼っていないインクジェット記録ヘッドについても、各部からの蒸発量を測定した。
【００３３】
いずれのインクジェット記録ヘッドも大気連通口２０５の流路抵抗を大きくし（直径φ＝０．２［ｍｍ］、通路長ｌ＝１０［ｍｍ］）、ニードル２１７とインクジェット記録素子２１０の吐出口面２１０ａにキャップを装着し蒸発抑制を行い、３０［℃］／１０［％］環境下に３日間保管した。
【００３４】
この測定結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１より、ラベル２０２を枠体の一面のみに貼った効果は、約−０．９［ｍｇ／２４ｈｒ］（約２５％）の蒸発抑制を行うことができた。また、長期放置を想定した場合、発明者が目標とする画像品位を満たすヘッド全体の蒸発量は１２［ｍｇ／２４ｈｒ］以下であり、本実施例により要求する蒸発量に抑制できた。このときの、枠体表面からの蒸発量は２．４７［ｍｇ／２４ｈｒ］であり、１ｃｍ２あたりの蒸発量は０．４３［ｍｇ／２４ｈｒ／ｃｍ２］である。よって、枠体表面から蒸発する１日の水分蒸発量を２．４７［ｍｇ／２４ｈｒ］（０．４３［ｍｇ／２４ｈｒ／ｃｍ２］）以下になるようにラベルの形態、面積を決定し貼り付ければよい。
【００３７】
以上、本発明のインクジェット記録ヘッドの一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。以下に、本発明の実施態様の例を列挙する。
〔実施態様１〕
被記録材にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録素子と、該インクジェット記録素子に供給するインクを内部に保持するインク容器とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク容器を構成する壁面のうち、少なくとも一面が、第１の部材と、前記第１の部材の外側に配置されている第２の部材とを有し、前記第１の部材が、前記第２の部材よりも成型性および強度が高い射出成型部材であり、前記第２の部材が、前記第１の部材よりも水蒸気透過率が低い部材であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様２〕
前記第１の部材が前記第２の部材よりも接インク性が高い、実施態様１に記載のインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様３〕
前記第１の部材の水蒸気透過率が１０１３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以上であり、前記第２の部材の水蒸気透過率が１０１．３［（ｍｌ・ｍｍ）／（ｍ２・２４ｈｒ・ｋＰａ）］以下である、実施態様１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様４〕
前記第１の部材がポリサルフォンからなり、前記第２の部材がポリプロピレンを基材とするラベルである、実施態様１から３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様５〕
前記第２の部材の厚さは０．２［ｍｍ］以下である、実施態様１から４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様６〕
気温３０［℃］、湿度１０［％］環境に放置した時の、前記インク容器の壁面からの水分蒸発量が０．４３［ｍｇ／２４ｈｒ／ｃｍ２］以下である、実施態様１から５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様７〕
前記インク容器に、前記インク容器内と大気とを連通させる大気連通口が形成されており、気温３０［℃］、湿度１０［％］環境に放置した時の、前記大気連通口からの水分蒸発量が２．４［ｍｇ／２４ｈｒ］以下である、実施態様１から６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
〔実施態様８〕
前記第２の部材は、射出成形により形成された後の前記第１の部材に、粘着または接着により貼り付けられたものである、実施態様１から７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク容器の壁面が、その内側が成型性および強度が高い射出成型部材である第１の部材からなり、この第１の部材の外側に第１の部材よりも水蒸気透過率が低い第２の部材を有するので、第１の部材で機構的な位置決め機能を確保し、第２の部材によって、インク容器内のインクからの水蒸気の蒸発に起因する、インク使用量の減少、記録画像の色見変化、インクの粘度上昇を低く抑えることができる。このように、本発明のインクジェット記録ヘッドは、第１の部材の外側に第２の部材を設けるのみであるので、低コストにて、より信頼性が高く安価なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラベルを貼り付けた、本発明の第１の実施形態におけるインク容器の斜視図である。
【図２】図１に示すインク容器の断面図である。
【図３】ラベルがインク容器筐体または蓋部材に貼り付けられた状態のインク容器の一部拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの側断面図である。
【図５】図４に示すインクジェット記録ヘッドに貼り付ける、ラベルの平面図である。
【図６】図４に示すインクジェット記録ヘッドへのラベルの貼り付けを説明する説明図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるインク容器の側断面図である。
【図８】図７に示すインク容器の斜視図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１    インク容器筐体
１ａ、１０１ａ    第１の壁面
１ｂ、１０１ｂ    第２の壁面
１ｃ、１０１ｃ    第３の壁面
１ｄ    第４の壁面
１ｅ    第５の壁面
１ｆ    第６の壁面
２、１０２、２０２    ラベル
３、１０３、２０３    インク供給口
４、１０４    インク保持部材
５、１０５    大気連通口
６    ポリプロピレン基材
８    合成紙
７、９    接着層
１２、１１２、２１２    蓋部材
１０２ａ    第１の面
１０２ｂ    第２の面
１０２ｃ    第３の面
１０２ｄ    切欠部
１０６、２０６    インク室
１０７    連通部
１１０、２１０    インクジェット記録素子
１１１    フィルタ
１１３、２１３    カバー部材
１１７    共通連通道
２１０ａ    吐出口面
２１７    ニードル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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