(57)【要約】【課題】  インクタンク内の圧力および温度に起因して生じる問題を解決し、吐出性能の低下やインクの漏洩が生じないようにする。【解決手段】  インクタンク１内部に気体が溜まる空隙部を設け、これに対応した位置にフィン９を設けることで、インクタンク内が負圧になり温度が下がった時にはフィンから外気の熱を取り込み、空隙部に溜まった気体を膨張させインクタンク内の圧力と大気圧の差をなくす。また、インクタンク内が正圧になったときは空隙部に溜まった気体の熱をフィン９を介して外部に放熱することでタンク内の温度を下げ、インクタンク内の気体を収縮させることで、インクタンク内の圧力と大気圧の差をなくす。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための記録ヘッドに結合して前記記録ヘッドにインクを供給するとともに、当該供給に応じて外気を導入するための大気連通口を有したインクタンクにおいて、前記外気との熱交換を行うためのフィンを具えたことを特徴とするインクタンク。
【請求項２】
前記フィンは、前記インクタンク上部の対向面に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
【請求項３】
内部空間に気体を溜めることができる空隙部を具えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクタンク。
【請求項４】
前記フィンが設けられている部位の内側に前記空隙部が位置していることを特徴とする請求項３に記載のインクタンク。
【請求項５】
前記記録ヘッドが、前記インクを吐出するために利用されるエネルギとしての熱エネルギを発生する電気熱変換体を有しているものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項６】
前記記録ヘッドに着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインクタンクと、
該インクタンクから供給されるインクを吐出可能な記録ヘッドと、
を一体に具えたことを特徴とするインクジェットカートリッジ。
【請求項８】
前記記録ヘッドは、前記インクを吐出するために利用されるエネルギとしての熱エネルギを発生する電気熱変換体を有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットカートリッジ。
【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装置に交換可能に設けられるインクタンク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に適用される記録ヘッドへのインクの供給方式としては、記録ヘッドに一体不可分にまたは分離可能にインクタンクを取り付けてインクを供給する方式のものがある。かかる方式のインクタンクでは、記録ヘッドのインク吐出動作に伴ってインクが記録ヘッドに供給されるが、インク収容量の減少に応じて内部の負圧が高まって行く。この際、負圧が過大となると、記録ヘッドのインク吐出口（ノズル）に形成されるメニスカスを後退させたり、インク吐出後にノズルにインクを再充填する動作（インクリフィル）が円滑に行われなくなったりすることで、所望の吐出性能を維持できなくなる恐れがある。このため、負圧増大に応じて大気連通口よりインクタンク内部に空気を導入できるようにすることで、インクタンク内の圧力が適正な範囲に保たれるようされている。このように、インクタンク内部へ空気を導入するための大気連通口は、インクタンクにとって重要な構成要素である。
【０００３】
一方、上記基本的な機能を前提として注意すべき点は、タンク内部圧力増加に起因するインク漏れを回避すること、および大気連通口からの蒸発量を出来るだけ抑制することである。これらを両立するために重力方向に沿ったインクタンク側面に大気連通路を具えて、大気開口近傍領域で断面積を徐々に増加させたものが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２３９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし近年では、インクジェット記録装置には高画質化のみならず高速記録化が求められており、記録ヘッドが高速駆動されるようになってきているために、インクを大流量で消費するようになってきている。それに対し、大気連通口はインクの蒸発を極力抑えるために細長い管路状に形成されていることが多いので、形成する画像（特に高デューティの画像）によっては、インク消費に伴う負圧増大を解消するための気体導入が追従できなくなる場合があった。このような場合、インクタンク内に発生する負圧の影響でヘッドにインクを供給することができなくなってしまい、記録不良を起こしてしまうことになる。
特に最近ではインクジェット記録装置が産業用途にも適用されるようになってきており、例えば印刷産業の分野においては、従来のオフセット印刷並みのスピードを実現できるものも現れてきていることから、そのような問題は一層顕著となり得る。
【０００６】
これに対し、高速記録を続けて行うと、つまり記録ヘッドが高周波数で吐出を続けると、記録ヘッドが昇温し、その際に発生した熱によってインクが加温されインクタンク内の温度が上昇してしまうこともある。すると、インクタンク内の圧力が逆に正圧状態となり、大気連通口からインクが漏れてしまう恐れもある。すなわち、上述のように大気連通口の内径は通常小さいので、インクタンク内部の急激な温度上昇ないし圧力上昇が生じることで、大気連通口からのインクの飛び出しが懸念されるのである。
【０００７】
温度に起因した問題としては、そのような高速記録による昇温に伴うものだけでなく、記録動作開始直後のように、周囲温度よりもインクタンク内部温度が低い場合にも生じる。そのような状態では、インクタンク内部が過度の負圧状態となっていたり、インクの粘度が低くなっていたりするので、高速吐出を行うとノズルへのインクリフィル動作が追従しにくくなり、所期の吐出性能を維持できず、画質に影響を及ぼすことが考えられる。
【０００８】
よって本発明は、インクタンク内の圧力および温度に起因して生じる問題を解決し、吐出性能の低下やインクの漏洩が生じないようにしたインクタンクの構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのために、本発明は、インクを吐出するための記録ヘッドに結合して前記記録ヘッドにインクを供給するとともに、当該供給に応じて外気を導入するための大気連通口を有したインクタンクにおいて、前記外気との熱交換を行うためのフィンを具えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記フィンは、前記インクタンク上部の対向面に複数設けられることができる。また、インクタンクには内部空間に気体を溜めることができる空隙部を具えることができ、この空隙部は前記フィンが設けられている部位の内側に位置するものとすることができる。さらに、インクタンクは前記記録ヘッドに着脱可能に構成されているものとすることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記インクタンクと、該インクタンクから供給されるインクを吐出可能な記録ヘッドと、を一体に具えたインクジェットカートリッジに存する。
【００１２】
以上において、前記記録ヘッドは、前記インクを吐出するために利用されるエネルギとしての熱エネルギを発生する電気熱変換体を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インクタンクの表面積を増やすためのフィンを設け、インクタンク内部空間と外気との間の熱交換を促進することで、インクタンク内の温度および圧力に起因して生じる問題を解決できる。特に、インクタンク内部に気体が溜まる空隙部を設け、これに対応した位置にフィンを設けることで、インクタンク内が負圧になり温度が下がった時にはフィンから外気の熱を取り込み、空隙部に溜まった気体を膨張させインクタンク内の圧力と大気圧の差をなくすことができる。また、インクタンク内が正圧になったときは空隙部に溜まった気体の熱をフィンを介して外部に放熱することでタンク内の温度を下げ、インクタンク内の気体を収縮させることで、インクタンク内の圧力と大気圧の差をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一構成例を示す模式的斜視図である。
【００１６】
本例においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）のインクに対応して記録ヘッド１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃおよび１００Ｂｋが用いられている。記録ヘッド１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃおよび１００Ｂｋには、各々一定量のインクを吐出できるように副走査方向（Ｙ方向）に口径等が等しい吐出口が配列されている。記録ヘッド１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃおよび１００Ｂｋは、それぞれ内部でインク流路を確保した状態で連結されているインクタンク１Ｙ、１Ｍ、１Ｃおよび１Ｂｋからインク供給を受ける（以下、特定しない場合には記録ヘッドを符号１００で、インクタンクを符号１で参照する）。各記録ヘッド１００と各インクタンク１とは、分離可能または分離不能に一体化されるものとすることができる。そして、インクタンク１内のインク残量がなくなったときに、前者の場合にはインクタンク１を記録ヘッド１から取り外して、後者の場合にはインクタンク１および記録ヘッド１００の一体物を取り外して交換することができる。
【００１７】
記録ヘッド１００はキャリッジ２上に搭載され、キャリッジ２はタイミングベルト２４ｂの回転に従ってガイドレール２４ａに沿って矢印Ｓａおよび矢印Ｓｂで示す方向に往復移動（シリアルスキャン）が可能なように案内支持されている。そして、キャリッジ２および記録ヘッド１００が矢印ＳａおよびＳｂ方向にシリアルスキャン駆動される過程で、記録ヘッド１００から記録データに従ってインクを吐出させることで、記録媒体２３ａに対する記録が行われる。その際、記録スキャン（主走査）方向の位置精度は、リニアエンコーダスケール２４ｃをキャリッジ２上の位置センサによって読み取って行くことで確保される。タイミングベルト２４ｂは主走査領域の両端に設けたプーリ２８ａおよび２８ｂに張架されており、一方のプーリ２８ｂはキャリッジモータ２６のモータ軸２７に固定されている。従って、モータ２６を正転または逆転駆動することにより、キャリッジ２を矢印Ｓａまたは矢印Ｓｂ方向に移動させることができる。
【００１８】
搬送ローラ２３は、搬送モータ（不図示）により駆動され、連続紙またはカットシート形態の記録媒体２３ａをＹ方向に搬送する。そして記録動作領域では、この搬送ローラ２３は高精度で回転駆動され、所定の記録媒体搬送量（一般的には記録ヘッド１００の記録幅に相当する量）を確保する。また、記録ヘッド１００の記録スキャン領域において、記録媒体２３ａは、拍車形状のローラ等の補助搬送部材等によりプラテン（いずれも不図示）に向けて押圧される。これにより記録媒体２３ａの被記録面が平坦に規制され、記録媒体２３ａの浮き上がりによる記録ヘッド１の吐出口形成面との間の距離の変動や、吐出口形成面との接触が防止される。
【００１９】
以上のような記録ヘッド１の記録スキャン（主走査）と、記録媒体２３ａの搬送（副走査）とを交互に繰り返して行くことで、記録媒体２３ａに対する記録が行われる。
【００２０】
なお、記録ヘッド１００に配設されるインクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子としては、種々のものを用いることができる。しかしその中でも、通電に応じてインクを加熱発泡させる熱エネルギを発生する電気熱変換素子を用いるものは、記録の高密度化，高精細化が達成できるので好ましい。また、記録ヘッドの発熱の影響を排除するという本発明の目的の一つに照らせば、本発明は、そのような熱エネルギを利用する方式のものを用いる場合に好適であると言える。
【００２１】
また、図１に示した記録装置は、コンピュータなどのホスト装置と組み合わされるプリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどに適用可能である。さらには、各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置にも適用可能である。そして、このインクジェット記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、本明細書において、「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
【００２２】
図２は記録ヘッドに着脱可能に構成した本実施形態に係るインクタンクの斜視図、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図２のＸ、ＹおよびＺ方向の矢視図であり、インクタンクの正面、側面および上面を示している。また、図４は図１のインクタンクの側断面図、図５は貼着されたシール部材を取り外した状態のインクタンク上面図である。
【００２３】
本実施形態に係るインクタンク１は、ＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）などの材料からなり、上端が開放されたタンク容器部２と、その開放端を覆うように固定されたタンク蓋部３とを有している。
【００２４】
タンク蓋部３には、タンク容器部２およびタンク蓋部３によって画成されるインク収納空間の圧力変動を逃がすために細口４が貫通して設けられている。またタンク蓋部３には、図５に示すように、細口４に連続する微細溝４Ａが壁面に沿って蛇行形状に形成されている。そして図３（ｃ）に示すように、細口４に連続する端部とは反対側の端部を除いて微細溝４Ａを覆うよう、タンク蓋部３にガスバリア層を有するラベル８を貼着することで、インク収納空間と大気との連通路が形成される。これらの構成により、保存時や物流時に内部のインクの蒸発を極力防ぐことができる。
【００２５】
インク容器部２には係合部１５が設けられ、記録ヘッドもしくはこれを保持する記録装置本体側の保持部材に設けられた押圧手段（不図示）によって押圧されることで、記録ヘッド１００に装着・固定される。図４に示すように、インク容器部２の底面には、収納しているインクを記録ヘッド１００に供給する供給口５が形成されている。また、タンク容器２の内部には、インクを含浸保持するとともに、記録ヘッド１００のノズルに形成されるメニスカスの保持力と平衡して記録ヘッドのインク吐出動作が可能な範囲にある所定の負圧を発生させる目的で、毛細管力でインクを吸収するＰＰやＰＥを主材料とした吸収体６が配置されている。また、供給口５の内部には、吸収体６と隣接して、ＰＰやＰＥを主材料とした圧接体７が配置されている。
【００２６】
インクタンクの未使用時において、供給口５には、ＰＰやＰＥを用いた溶着層と、ガスや水分の透過を防ぐガスバリア層と、機械的強度を提供する基材とからなる積層型のシール部材が熱溶着等で溶着される。インクタンク１の使用時には、そのシール部材を剥がした後、記録装置本体ないし記録ヘッド１００に装着することとなる。
【００２７】
インクタンク１が記録ヘッドに装着・固定された状態では、例えば記録ヘッド１００側に設けたインク導入管（不図示）が供給口５の内方に侵入し、圧接体７を圧縮してその毛管力を高めるようにすることができる。これにより吸収体６に含浸されたインクを供給口５に向けて集合させ、記録ヘッド１００にインクを供給するためのインク流路が形成される。このようにインク流路が形成されることで、インクジェット記録装置は記録動作を開始することができるようになる。
【００２８】
また、本例のインクタンク１には、インクタンク容器部２の上部の対向側部には薄板状の突起形態のフィン９が複数設けられ、外気との熱交換が可能な構成となっている。これらのフィン９が設けられる部位の内側部分は吸収体６が存在しない空隙部１０となっており、そこに気体を溜めることができるようになっている。本実施形態はかかるフィン９およびその内側の空隙部１０の構成・配置により、上述した課題を解決するものである。
【００２９】
すなわち、上述したように、形成する画像データによってはインクを大流量で消費してしまうが、大気連通口はインクの蒸発を極力抑えるために大気連通口は細く長い管によって構成されているため、インクタンク内に流れ込む気体の流量が足らず、インクタンク内部には過大な負圧が発生してしまう。すると、記録ヘッドにインクを供給することができなくなり、記録不良を引き起こしてしまう。
【００３０】
これに対し、本実施形態のインクタンク１では、インクタンク内部が負圧になり、これに伴って温度低下が生じると、インクタンク１に設けられたフィン９によって外気の熱を吸収し、タンク内の温度を上昇させることで、空隙部１０に溜まった気体を膨張させる。これによりインクタンク内圧が上昇し、負圧を緩和することで、記録ヘッド１００へのインク供給性能が維持されるようになる。
【００３１】
また従来は、高周波数での吐出を記録ヘッドが続けた場合に記録ヘッドないしはインク昇温し、その熱によりインクタンク内の気体が膨張して内圧が正圧になることで、インクが大気連通口から漏れてしまうという課題があった。これに対して本実施形態では、空隙部１０に溜まった気体の熱をインクタンク１に設けられたフィン９を介して外部に放出することで気体の膨張を抑え。インクタンク内の圧力を一定に保つことでインクタンク内の圧力上昇に起因したインク漏洩を防ぐことができる。
【００３２】
さらに従来は、記録動作開始直後のように、周囲温度よりもインクタンク内部温度が低い状態では、インクタンク内部の負圧が大きくなっていたり、インクの粘度が低くなっていたりするので、特に高速吐出を行う際にインクリフィル動作が追従しにくくなることがあった。これに対し本実施形態では、インクタンク１に設けられたフィン９によって外気の熱を吸収し、タンク内の温度が周囲温度と平衡していることで、記録動作開始直後から所期の吐出性能を得ることができる。
【００３３】
なお、以上の実施形態では、所謂シリアル記録方式のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドに対するインクタンクに本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、記録媒体の全幅にわたってノズルを配列させてなる所謂フルライン記録方式のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドに対するインクタンクにも適用できることは勿論である。かかるフルライン記録方式のものは、特に高速記録が望まれる産業用途の記録装置に適用されることが多く、インクタンク内の圧力および温度に起因して生じる問題を抑制することが強く要望されることから、本発明の適用は一層有効であると言い得る。
【００３４】
また、上例では記録ヘッドに着脱可能に構成されたインクタンクに本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、記録ヘッドと分離不能に一体化されたインクタンクに対しても適用できることは勿論である。すなわち本発明は、単体としてのインクタンクだけでなく、記録ヘッドとインクタンクとが分離不能に一体化され、記録装置に着脱可能なインクジェットカートリッジにも存するものである。
【００３５】
さらに、インクタンクの形態としては、記録ヘッドに対するインク供給源をなすものに限られない。例えば、装置の固定部位に設けられた大容量のインク供給源からインクの供給を受けて所定量のインクを貯留する一方、これを記録の進捗に応じて記録ヘッドに供給するよう記録ヘッドに一体化された中間タンクとして機能するものであってもよい。記録ヘッドと一体化されるものである限り、インクタンクには上述した課題が生じることがあり、これを解決する上で本発明の構成が好ましく採用できるからである。
【００３６】
加えて、本発明が捉えた課題を解決するために有効に機能し得るものであれば、フィンおよび空隙部の構成・配置は上述の実施形態に限られないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一構成例を示す模式的斜視図である。
【図２】図１の記録ヘッドに着脱可能に構成したインクタンクの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図２のＸ、ＹおよびＺ方向の矢視図であり、インクタンクの正面、側面および上面を示している。
【図４】図１のインクタンクの側断面図である。
【図５】貼着されたシール部材を取り外した状態で示すインクタンクの上面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  インクタンク
２  タンク容器部
３  タンク蓋部
４  細口
４Ａ  微細溝
５  供給口
９  フィン
１０  空隙部
１００  記録ヘッド
【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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