JPH10193634A - 吐出用液体収容容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面張力の大きいインクを収容する大容量の
インクタンクであっても、負圧特性を安定させて安定的
なインクの供給を可能とし、環境変化に対してインク洩
れがなく取扱性に優れたインクタンクを提供する。 【解決手段】 上部で大気連通口１２に連通し下部でイ
ンク供給口１４ＡＡに連通し内部に負圧発生部材３２を
収容する負圧発生部材収納室３４と、インクを直接に収
容する液体収納室３６とが隔壁３８底部の連通路４０を
介して連通されている。隔壁３８には上端が負圧発生部
材３２に当接して開口する第１通路５０と、下端が連通
路４０に連通し大気導入口に対し断面積を相対的に小さ
く構成した第２通路６０とが形成されている。負圧発生
部材３２での発生負圧が第２通路６０の毛管力により決
定されほぼ一定に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出用液体収容容
器に関し、特に、インクジェット記録装置に使用される
液体状のインクや処理用の液体を保有するタンクとして
好適な吐出用液体収容容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェット記録装置に使用
されるインクタンクにおいては、インクジェットへッド
にインクを供給するためのインク供給口と、インク消費
に見合った容積の空気をインクタンク内に導入するため
の大気連通口との２つの開口部を備えている。

【０００３】かかる２つの開口部を有するインクタンク
にあっては、まず、記録時にインクジェットヘッドにイ
ンク切れ等を伴わず安定的にインクを供給できること、
また、非記録時には様々な環境条件の変化においてもイ
ンクの洩れを確実に防止すること、および、インクタン
クの交換の際の開封時におけるインクの漏出を確実に防
止することが要求されている。

【０００４】このような要求を満たすべく、インク等の
液体を収容するための実質的に密閉された空間と、その
側方に負圧発生部材を備えた負圧発生室とを有するイン
ク収容容器が、本出願人によって提案されている。

【０００５】かかるインク収容容器に関する代表的な先
行出願として、特開平７−１２５２３２号、米国特許第
５，５０９，１４０号明細書および特開平７−６８７７
８号公報を挙げることができる。

【０００６】特開平７−１２５２３２号公報には、側方
からのインク供給管の挿入により負圧発生部材に圧縮分
布を生じさせ、密閉空間内のインクを気液交換により合
理的に消費していく発明が代表的な発明として開示され
ている。

【０００７】また、米国特許第５，５０９，１４０号明
細書は、インク収容容器内の構造として、気液交換促進
構造を予め形成することで、気液交換のより早期かつ確
実な負圧安定域を形成できる発明を代表的な発明として
開示している。

【０００８】さらに、特開平７−６８７７８号公報は、
インク収容容器の底部からインク供給を行う構成の容器
に対して、上記米国特許第５，５０９，１４０号に記載
の発明を利用しつつ、底部におけるインクの一時的溜め
としての凹部を付加した発明を開示している。

【０００９】上述の発明はいずれも、本出願人により製
品化され現在も実用に供されている。

【００１０】一方、実開昭５７−１６３８５号公報は、
上述の発明とは考えの異なる、いわゆる、バードフィー
ド（チキンフィード）方式によりインク供給を行う構成
を開示している。

【００１１】さらに、特開平７−１２５２３２号公報に
は、負圧発生部材を収容すると共に大気連通部を備えた
負圧発生部材収納室と、該大気連通部から離れた位置に
設けられた微少な連通部を介してのみ負圧発生部材収納
室に連通され該負圧発生部材収納室に供給するインクを
直接収納している液体収納室とで構成され、負圧特性を
安定させ、インクの使用効率を高めるようにしたインク
タンクが開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
るインクジェット記録装置の需要が増大する中、そのプ
リントの高速化やプリントの高品質化に対する要求もま
すます高くなってきている。

【００１３】一方で、インクジェット記録装置の使用頻
度が高くなり、インクの消費量が増大するからインクタ
ンクを頻繁に交換する必要があるが、これは消費者にと
っては煩わしいことである。従って、このインクタンク
の交換頻度を低減するために大容量のインクタンクの出
現が求められている。

【００１４】また、高品質化のためには、記録媒体上で
のインクの滲み、いわゆる、フェザリングを避ける意味
から、表面張力の大きいインクを用いることが好まし
い。

【００１５】そこで、本発明者等は、液体を実質的な密
閉空間に収容し、その空間の側方に負圧発生部材を有す
る負圧発生室を具備した液体収容容器の大型化を目指す
検討に入った、特に、負圧発生部材を有する負圧発生室
を底面に沿った方向に大型化し、全体的にも容器外壁が
形成する容積も大幅に増加する（例えば、３０ｃｍ³以
上）ことを目指した。

【００１６】前述した、本出願人の発明によって、気液
交換システム全体は技術的に完成したものであるため、
その気液交換技術を導入して検討したところ、別の技術
的問題に直面した、すなわち、大型化された液体収容容
器であるために、負圧発生部材自体のばらつき要素が大
きく影響し始め、歩留まりが悪くなる場合があった。

【００１７】発明者等は、各種の観点から技術的要素を
検討したところ、新たなる発明を完成するに至った。

【００１８】本発明の目的は、液体収容容器の大型化に
よって、従来は無視し得た圧力損失のパラメータに係わ
る影響に注目し、大型化された容器であっても負圧発生
部材のばらつきに影響されずに安定した負圧条件を維持
しつつ、実質的に密閉された空間内の液体を効率よく供
給できる新たな着想に基づく新規な構造の吐出用液体収
容容器を提供することにある。

【００１９】また、本発明は上記検討中に得られた圧力
損失に関する知見、すなわち、気液交換構造の安定した
状況を利用した新たな液体供給システムを提供するもの
である。

【００２０】さらに、本発明は単位時間当たりの液体供
給量が異なる容器であっても、共通構造の容器により対
応できる技術的関係式を教示するものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明の吐出用液体収容容器は、大
気と連通する大気連通部と液体噴射ヘッドに液体を供給
するための液体供給部とを備え内部に負圧発生部材を収
納した負圧発生部材収納室と、前記負圧発生部材収納室
と連通路を介して連通するとともに、前記連通路を除い
て実質的に密閉である液体収納室と、前記負圧発生部材
収納室の前記連通路から上方へ延在する隔壁とを備え、
前記隔壁に毛管力発生部を形成するとともに前記負圧発
生部材収納室から前記液体収納室に大気を導入する大気
導入路を備える吐出用液体収容容器であって、前記毛管
力発生部により発生される毛管力が、少なくとも次の条
件を満たすことを特徴とする。

【００２２】

【数４】Ｈ＜ｈ≦Ｈｓ−Ｈｐ−Δｈ ここで、ｈは、前記毛管力発生部により発生される毛管
力を吐出用液体の密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さ
の次元に変換した毛管力、すなわち、発生する毛管力を
ΔＰｃとするとき、ｈ＝ΔＰｃ／ρｇ、Ｈは毛管力発生
部と液体噴射ヘッド吐出口形成面の位置ヘッドの差、Ｈ
ｓは、負圧発生部材の毛管力を吐出用液体の密度ρと重
力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換した毛管力、す
なわち、負圧発生部材の毛管力をΔＰｓとするとき、Ｈ
ｓ＝ΔＰｓ／ρｇ、Ｈｐは負圧発生部材内の気液界面と
毛管力発生部の位置ヘッドの差、Δｈは連通路と吐出用
液体供給口との間の負圧発生部材における圧力損失を前
記密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換し
た損失ヘッド、すなわち、圧力損失をΔＰｅとすると
き、Δｈ＝ΔＰｅ／ρｇである。

【００２３】また、請求項２に記載の発明の吐出用液体
収容容器は、大気と連通する大気連通部と液体噴射ヘッ
ドに液体を供給するための液体供給部とを備え内部に負
圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、前記負圧
発生部材収納室と連通路を介して連通するとともに、前
記連通路を除いて実質的に密閉である液体収納室と、前
記負圧発生部材収納室の前記連通路から上方へ延在する
隔壁とを備え、前記隔壁に毛管力発生部を形成するとと
もに前記負圧発生部材収納室から前記液体収納室に大気
を導入する大気導入路を備える吐出用液体収容容器であ
って、前記毛管力発生部により発生される毛管力が、少
なくとも次の条件を満たすことを特徴とする。

【００２４】

【数５】Ｈ＋ｈｍ＜ｈ≦Ｈｓ−Ｈｐ−Δｈ ここで、ｈは、前記毛管力発生部により発生される毛管
力を吐出用液体の密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さ
の次元に変換した毛管力、すなわち、発生する毛管力を
ΔＰｃとするとき、ｈ＝ΔＰｃ／ρｇ、Ｈは毛管力発生
部と液体噴射ヘッド吐出口形成面の位置ヘッドの差、Ｈ
ｓは、負圧発生部材の毛管力を吐出用液体の密度ρと重
力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換した毛管力、す
なわち、負圧発生部材の毛管力をΔＰｓとするとき、Ｈ
ｓ＝ΔＰｓ／ρｇ、Ｈｐは負圧発生部材内の気液界面と
毛管力発生部の位置ヘッドの差、Δｈは連通路と吐出用
液体供給口との間の負圧発生部材における圧力損失を前
記密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換し
た損失ヘッド、すなわち、圧力損失をΔＰｅとすると
き、Δｈ＝ΔＰｅ／ρｇ、ｈｍは設計マージン毛管力を
前記密密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変
換した設計マージン毛管力、すなわち、設計マージン毛
管力をΔＰｍとするとき、ｈｍ＝ΔＰｍ／ρｇである。

【００２５】さらに、請求項３に記載の発明の吐出用液
体収容容器は、請求項１または２に記載の吐出用液体収
容容器において、前記毛管力発生部は、Ｌをその周囲長
およびＳをその断面積とするとき、前記ｈが次式で表さ
れるものであることを特徴とする。

【００２６】

【数６】ｈ＝Ｌ／Ｓ×γ／ρｇ×ｃｏｓθ 但し、ρは吐出用液体の密度、ｇは重力加速度、γは吐
出用液体の表面張力、θは吐出用液体の接触角である。

【００２７】請求項４に記載の発明の吐出用液体収容容
器は、前記毛管力発生部は、前記毛管力が前記液体収納
室に収容される吐出用液体の色、種類により異なること
がある毛管力のうちの下限値と上限値との間になるよう
に設定されることを特徴とする。

【００２８】請求項５に記載の発明の吐出用液体収容容
器は、前記吐出用液体供給口は吐出用液体収容容器の底
部に形成されていることを特徴とする。

【００２９】請求項６に記載の発明の吐出用液体収容容
器は、液体噴射ヘッドと一体に構成されていることを特
徴とする。

【００３０】請求項７に記載の発明の吐出用液体収容容
器は、液体噴射ヘッドに着脱自在に構成されていること
を特徴とする。

【００３１】請求項８に記載の発明の吐出用液体収容容
器は、前記大気導入路は、気液交換後、その上端が大気
との連通状態を維持することを特徴とする。

【００３２】請求項９に記載の発明の吐出用液体収容容
器は、前記大気導入路は、少なくとも上端が前記負圧発
生部材に当接して開口し下端が前記連通路に連通して前
記隔壁に形成されていることを特徴とする。

【００３３】請求項１０に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記大気導入路は、該大気導入路の少なくとも
一部が前記毛管力発生部を構成する第２通路として形成
され、上部が前記第２通路よりも断面積が大きい第１通
路として形成されていることを特徴とする。

【００３４】請求項１１に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、少なくとも前記第２通路は、複数本設けられて
いることを特徴とする。

【００３５】請求項１２に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記大気導入路は、一面が前記負圧発生部材で
塞がれた溝で形成されていることを特徴とする。

【００３６】請求項１３に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記溝は、前記連通路の長手方向に形成した溝
に連続することを特徴とする。

【００３７】請求項１４に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記第１通路および第２通路は、それぞれ、一
面が前記負圧発生部材で塞がれた大気導入溝および毛管
力発生溝であることを特徴とする。

【００３８】請求項１５に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の吐出
用液体収容容器において、前記毛管力発生溝は矩形断面
を有し、その幅×深さの寸法が、０．２０〜０．４０ｍ
ｍ×０．２０〜０．４０ｍｍであることを特徴とする。

【００３９】請求項１６に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の吐出
用液体収容容器において、前記毛管力発生溝の長さ寸法
が、２〜１０ｍｍであることを特徴とする。

【００４０】請求項１７に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記毛管力発生溝は台形断面を有していること
を特徴とする。

【００４１】請求項１８に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記毛管力発生溝は三角形断面を有しているこ
とを特徴とする。

【００４２】請求項１９に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記毛管力発生溝は少なくとも一部が半円形断
面を有していることを特徴とする。

【００４３】請求項２０に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、請求項１ないし１９のいずれかに記載の吐出用
液体収容容器において、前記吐出用液体供給口に前記負
圧発生部材に当接させて圧固体を配設したことを特徴と
する。

【００４４】請求項２１に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記負圧発生部材の前記負圧発生部材収納室内
での高さは、少なくとも４０ｍｍ以上であることを特徴
とする。

【００４５】請求項２２に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記負圧発生部材収納室の前記負圧発生部材の
上部には大気連通口に繋がるエアバッファ室が形成さ
れ、該エアバッファ室と前記負圧発生部材収納室との容
積比は１／５〜１／８であることを特徴とする。

【００４６】請求項２３に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記負圧発生部材収納室と前記液体収納室との
容積比は１：１ないし５：３の範囲内であることを特徴
とする。

【００４７】請求項２４に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記負圧発生部材は、ポリウレタンフォームの
吸収体であることを特徴とする。

【００４８】請求項２５に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記圧固体は、ポリプロピレンのフェルトであ
ることを特徴とする。

【００４９】請求項２６に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記連通路の幅は隔壁の底部の幅よりも狭いこ
とを特徴とする。

【００５０】請求項２７に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記大気導入路の高さは前記連通路の上縁から
１０〜３０ｍｍであることを特徴とする。

【００５１】請求項２８に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、請求項２０ないし２７のいずれかに記載の吐出
用液体収容容器において、前記毛管力発生溝の幅×深さ
の寸法が、０．２０〜０．４０ｍｍ×０．２０〜０．４
０ｍｍであることを特徴とする。

【００５２】請求項２９に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、請求項２０ないし２８のいずれかに記載の吐出
用液体収容容器において、前記毛管力発生溝の長さ寸法
が、２〜１０ｍｍであることを特徴とする。

【００５３】請求項３０に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記連通路と前記吐出液体供給口との距離は、
１０〜５０ｍｍであることを特徴とする。

【００５４】請求項３１に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、前記圧固体は前記負圧発生部材に押し込まれ、
その押し込み量は、前記吐出用液体収容容器が液体噴射
ヘッドに連結されていないとき０．５〜２ｍｍであり、
連結されたとき１．０〜３．０ｍｍであることを特徴と
する。

【００５５】請求項３２に記載の発明の吐出用液体収容
容器は、液体噴射ヘッドに供給するインクを収容するも
のであることを特徴とする。

【００５６】本発明による吐出用液体収容容器は、上部
で大気に連通し下部でインク供給口に連通し内部に負圧
発生部材を収容する負圧発生部材収納室と、吐出用液体
を直接に収容する実質的に密閉された液体収納室とを備
え、前記負圧発生部材収納室と前記液体収納室とが底部
の連通路を介して連通されているので、吐出用液体が充
填されたとき、液体収納室には吐出用液体のみが収容さ
れ、負圧発生部材収納室の負圧発生部材に所定の高さの
気液界面位置にまで吐出用液体が含浸される。そして、
吐出用液体供給口を介して吐出用液体が消費されるに連
れ、気液界面が低下し、毛管力発生部を有し前記負圧発
生部材収納室から前記液体収納室に大気を導入する大気
導入路の上端に気液界面が到達すると、大気が大気導入
路に導入される。すると、該大気導入路に構成された毛
管力発生部の毛管力に打ち勝って、大気が連通路を介し
て液体収納室に入り込む。そこで、液体収納室のインク
が代わりに負圧発生部材収納室に供給される、気液交換
が行われることになる。この結果、前記大気導入路の毛
管力発生部に再度インクが充填されて、毛管力が発生
し、液体収納室からのインクの供給が停止される。

【００５７】吐出用液体の消費中の大半はこの気液交換
が連続的に行われ、負圧発生部材内の発生負圧はこの大
気導入路の毛管力発生部の毛管力により決定される。従
って、この毛管力を所定の値に設定することにより、発
生負圧をほぼ一定に制御することができ、負圧特性の安
定化が図れる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
添付図面を参照しつつ説明する。

【００５９】本発明の好適な実施の形態の一つの概要
を、まず、図１および図２を参照して説明する。

【００６０】まず、本実施の形態にかかる吐出用液体収
容容器としてのインクタンク１０は、略直方体状をなし
ており、その上壁１０Ｕには、インクタンク内部と通じ
る穴である大気連通口１２が設けられている。

【００６１】この通気孔１２は射出成形により形成され
るために、一般的に直径１ｍｍ程度が普通である。イン
クの蒸発は一種の拡散現象であるために、拡散通過に比
例して増加するし、拡散距離の２乗に比例して少なくな
る。そこで、図１３（Ａ）、（Ｂ）に詳しく示すよう
に、通気孔１２が形成された部分につながるような溝を
上壁１０Ｕに形成し、この溝をジグザグや複雑な迷路形
状にした大気連通溝１１としている。そして、この長い
複雑な大気連通溝１１を覆うフィルム部材（不図示）を
インクタンク１０の上壁１０Ｕに熱溶着により、あるい
は接着剤もしくは粘着剤で貼り付けて、長く複雑な大気
連通通路を構成している。このようにすることにより、
通気孔１２を直接大気に開口させる場合と比較して、イ
ンクの蒸発量が１／１０００〜１／１００００に低減さ
れる。なお、図１３（Ｂ）に示すものは、使用量の多い
ブラックインク用である。

【００６２】そして、フィルム部材の一部分はそのまま
インクタンク１０の端面を越えて延長され、摘み部分と
なっている。摘み部分の一部には、摘み部分であること
を明確に認識させるための表示部が形成されている。フ
ィルム部材の一部の両縁には切断補助のための切れ目が
前記大気連通溝１１を外して設けられており、この切れ
目からフィルム部材が切断されることにより、大気連通
溝１１の一端が露出され、この大気連通溝１１の一部分
が大気と連通することで大気連通口１２が開封されるこ
ととなる。なお、図１には図示の簡略化のために、上壁
１０Ｕには大気連通口１２のみが示されている。

【００６３】また、インクタンク１０の下壁１０Ｂに
は、筒状に突出した形態で吐出用液体供給口としてのイ
ンク供給口を有するインク供給筒１４が形成されてい
る。そして、物流過程では大気連通口１２はフィルムシ
ート等で、また、このインク供給筒１４はインク供給口
密閉部材としてのキャップにより塞がれて密閉されてい
る。

【００６４】１６はインクタンク１０の外側に弾性変形
自在に一体に成形されたレバー部材であり、その中間部
に係止用突起が形成されている。

【００６５】２０は、上述のインクタンク１０が装着さ
れるヘッド一体型のタンクケースであり、本実施の形態
では、例えば、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの各
色のインクタンク１０（１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ）を収
容する。タンクケース２０の下部にはカラーインクジェ
ットヘッド２２が一体的に設けられている。カラーイン
クジェットヘッド２２はその複数の吐出口が下向きに形
成されている（以下、この吐出口が形成されているヘッ
ドの面を吐出口形成面と称す）。

【００６６】そして、インクタンク１０は、図１（Ａ）
に示す状態から、ヘッド一体型のタンクケース２０に、
そのインク供給筒１４がカラーインクジェットヘッド２
２の不図示のインク供給筒受け部に係合し、かつ、カラ
ーインクジェットヘッド２２のインク通路筒がインク供
給筒１４内に進入するように押し込まれる。すると、レ
バー部材１６の係止用突起１６Ａがヘッド一体型のタン
クケース２０の所定箇所に形成された不図示の突起に係
合し、図１（Ｂ）に示す正規の装着状態が得られる。な
お、このインクタンク１０が装着された状態のヘッド一
体型のタンクケース２０は、不図示のインクジェット記
録装置のキャリッジにさらに搭載されプリント可能状態
とされる。しかしてこの状態で、インクタンク１０の底
部とヘッドの吐出口形成面との間には所定の水頭差Ｈが
形成されることになる。

【００６７】ここで、インクタンク１０の全実施の形態
に共通する内部構造につき、図２を参照して説明する。

【００６８】本実施の形態のインクタンク１０は、上部
で大気連通口１２を介して大気に連通し下部でインク供
給口に連通し内部に負圧発生部材としての吸収体３２を
収容する負圧発生部材収納室３４と、液体のインクを収
容する実質的に密閉された液体収納室３６とに隔壁３８
でもって仕切られている。そして、負圧発生部材収納室
３４と液体収納室３６とはインクタンク１０の底部付近
で隔壁３８に形成された連通路４０を介してのみ連通さ
れている。

【００６９】負圧発生部材収納室３４を画成するインク
タンク１０の上壁１０Ｕには、内部に突出する形態で複
数個のリブ４２が一体に成形され、負圧発生部材収納室
３４に圧縮状態で収容される吸収体３２と当接してい
る。しかして、上壁１０Ｕと吸収体３２の上面との間に
エアバッファ室４４が形成されている。吸収体３２は熱
圧縮ウレタンフォームで形成されており、後述するよう
に所定の毛管力を発生すべく、圧縮状態で負圧発生部材
収納室３４内に収容されている。この所定の毛管力を発
生するための吸収体３２のポアサイズの絶対値は、使用
するインクの種類、インクタンク１０の寸法、インクジ
ェットヘッド２２の吐出口形成面の位置（水頭差Ｈ）等
により異なるが、後述の毛管力発生部としての毛管力発
生溝または通路での毛管力よりも大きい毛管力を発生で
きることが必要であり、そのためには、約５０個／イン
チ以上であることが最低必要である。

【００７０】また、インク供給口１４Ａを画成している
インク供給筒１４内には、ディスク状ないしは円柱状の
圧固体４６が配置されている。圧固体４６は、例えば、
ポリプロピレンのフェルトにより形成され、それ自体は
外力により容易に変形しないものである。圧固体４６
は、上述のタンクケース２０に装着されていない図２に
示す状態において、吸収体３２を局所的に圧縮するよう
吸収体３２に押し込まれた状態に保持されている。この
ために、インク供給筒１４の端部には、圧固体４６の周
辺に当接するフランジが形成されている。

【００７１】なお、この押し込み量は、上述のカラーイ
ンクジェットヘッド２２のインク通路筒がインク供給筒
１４内に進入されたとき、１．０〜３．０ｍｍ、取り外
されて進入していないとき、０．５〜２．０ｍｍとする
のが好ましい。これは、インクの良好な流れを確保しつ
つ、インクタンクが取り外されたときのインクたれを防
止するためである。

【００７２】また、インク供給口部分には圧固体４６が
配されており、圧固体４６が吸収体３２に押し付けられ
ているので、吸収体３２の圧固体４６に接する部分は変
形する。従って、インク供給口１４Ａが気液交換口であ
る連通路４０に近すぎると、吸収体３２の変形による歪
みの影響が気液交換口に及ぶので、インクタンクの製造
ばらつきが大きくなる。最悪の場合には、適正な負圧を
発生できずにインク供給口１４Ａからインク垂れを起こ
すこともある。逆に、インク供給口１４Ａが気液交換口
である連通路４０から離れ過ぎていると、後述する気液
交換動作時に連通路４０からインク供給口１４Ａまでの
流抵抗が大きくなり、インクの消費速度が速いときに圧
力損失によりインク切れを起こす場合がある。従って、
連通路４０からインク供給口１４Ａまでの距離はほぼ１
０〜５０ｍｍであるのが好ましい。

【００７３】次に、負圧発生部材収納室３４と液体収納
室３６との容積の関係について述べる。インクタンク１
０の使用途中、すなわち、液体収納室３６の上部に空気
が存在する状態で温度変化や気圧変化に曝されると、液
体収納室３６の上部の空気が膨張し、インクが負圧発生
部材収納室３４に押し出されることがある。この押し出
されたインクは負圧発生部材収納室３４の吸収体３２に
吸収される。従って、吸収体３２の容積は、実際の使用
上想定されるあらゆる条件において予測される量の押し
出されたインクに対して充分な吸収能力があるよう設定
されるべきである。

【００７４】ところで、大容量インクタンクの場合に
は、吸収体３２の高さも高くなる（例えば、４０ｍｍ以
上）ので重力に抗してインクを吸い上げねばならず、結
果として、吸収能力は単純に容積のみでは決定できな
い。特に、押し出されてくるインクの吸収体３２内での
液位（気液界面）を高く必要とするときには、重力に抗
して吸収体３２が吸い上げる液位上昇速度が追いつか
ず、インク供給口からインクが漏れてしまう場合があ
る。この液位上昇速度を抑制するためには負圧発生部材
収納室３４の底面積を広くとることが望ましい。

【００７５】しかし、限られた全体の容積の中で負圧発
生部材収納室３４の底面積を大きくとると、結局、負圧
発生部材収納室３４の容積を大きくとることになり、そ
の結果、液体収納室３６の容積が小さくなってしまい収
容できるインク量が少なくなってしまう。

【００７６】一方、吸収体３２のインク吸収速度はイン
クの表面張力によっても影響される。例えば、収容され
る液体の表面張力γ（ｄｙｎ／ｃｍ）を３０〜５０程度
に変化させた場合、通常使用する環境として想定される
５〜３５℃程度の温度変化を想定し、収容容量の最適化
を図ったところ、液体の種類によっても異なるが、負圧
発生部材収納室３４と液体収納室３６との容積比として
は、ほぼ１：１〜５：３の範囲となった。

【００７７】また、負圧発生部材収納室３４のエアバッ
ファ室４４の大きさは、容積効率の点からはできるだけ
小さくするのが望ましい。しかしながら、負圧発生部材
収納室３４内に急にインクが流入したときに、大気連通
口１２からインクが噴き出すのを防止するに足る容量を
確保することが必要であり、そのためには、エアバッフ
ァ室４４の容積は負圧発生部材収納室３４の容積の約１
／５〜１／８とするのが好ましい。

【００７８】次に、負圧発生部材としての吸収体３２で
発生する負圧を制御する構造につき説明する。

【００７９】まず、第１の形態は、図１０に示すよう
に、隔壁３８の下方の負圧発生部材収納室３４側に、負
圧発生部材としての吸収体３２に面し下端が連通路４０
に連通する大気導入路の毛管力発生部を形成する通路６
１が２つ平行に形成されている。毛管力発生部を形成す
る通路６１は、後述するように、隔壁３８内の溝面と吸
収体３２側の一面により、毛管力を発生する毛細管とみ
なすことができる。

【００８０】また、第２の形態は、図１１に示すよう
に、隔壁３８の下方の負圧発生部材収納室３４側に、上
端が負圧発生部材としての吸収体３２に当接して開口す
る大気導入路の第１通路５４と、該第１通路５４に連通
し下端が連通路４０に連通する第２通路６４とがそれぞ
れ２つ平行に形成されている。この第１通路５４と第２
通路６４とによって大気導入溝が構成され、第２通路６
４の一部に毛管力発生部を有している。さらに、毛管力
発生部を形成する第２通路６４の下端は図１１（Ｄ）に
示すように、連通路４０の上側の長手方向に形成した溝
６５に連続するようにしてもよい。このようにすると、
第２通路６４の下端において吸収体３２の溝内への喰い
込みがあっても通路が確実に確保される。また、この形
態は、第２通路６４より大きい第１通路５４が設けられ
ているので、大気導入の確実性が担保され、気液交換開
始時の抵抗が低減される。第２通路６４は、後述するよ
うに、隔壁３８内の溝面と吸収体３２側の一面により、
毛管力を発生する毛細管とみなすことができる。尚、図
１１（Ｄ）では、第２通路６４の下端にエアが通りやす
いようにテーパを設けている。

【００８１】さらに、第３の形態では、隔壁３８の下方
の負圧発生部材収納室３４側に、図３に拡大して示すよ
うに、上端が負圧発生部材としての吸収体３２に当接し
て開口する大気導入路の第１通路５０と、該第１通路５
０に連通し下端が連通路４０に連通する第２通路６０と
がそれぞれ３つ形成されている。

【００８２】なお、本第３の形態では、第１通路５０お
よび毛管力発生部を形成する第２通路６０は隔壁３８の
幅方向中央に形成された凹部７０の底面に形成されてい
る。凹部７０は隔壁３８の面に対しなだらかに傾斜する
３つの面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｂと隔壁３８の面に平行
な底面７０Ｃから形成されている。そして、連通路４０
の幅はこの凹部７０の幅とほぼ等しくされている。しか
して、負圧発生部材収納室３４に収容された吸収体３２
は、隔壁３８の面および凹部７０を形成する３つの面７
０Ａ、７０Ｂ、７０Ｂと底面７０Ｃに圧接する。第２通
路６０は、隔壁３８内の３つの面と吸収体３２側の一面
により、毛管力を発生する毛細管とみなすことができ
る。この形態は、凹部７０の底面に第１通路５０および
第２通路６０が形成されているので、前形態に比べ、さ
らに、大気導入の安定化が図られ、気液交換が安定的に
行われる。また、連通路４０に空気泡の溜まりが発生す
るのを防止する効果もある。

【００８３】次に、上述した毛管力発生溝の断面形状の
諸形態につき、図１２を参照して説明する。

【００８４】図１２（Ａ）に示す例は、台形断面とした
ものであり、今、開口部の幅をＷ１、底部の幅をＷ２、
深さ（高さ）をＤ、斜面長（斜面の傾斜角は１．３度）
をｄとすると、その周囲長Ｌは、Ｌ＝Ｗ１＋Ｗ２＋２
ｄ、断面積Ｓは、Ｓ＝Ｄ（Ｗ１＋２）／２となる。

【００８５】また、図１２（Ｂ) に示す例は、矩形断面
としたものであり、今、開口部の幅をＷ、深さ（高さ）
をＤとすると、その周囲長Ｌは、Ｌ＝２（Ｗ＋Ｄ）、断
面積Ｓは、Ｓ＝ＤＷとなる。

【００８６】さらに、図１２（Ｃ) に示す例は、半円形
断面としたものであり、今、開口部の幅、すなわち、直
径を２ｒをとすると、その周囲長Ｌは、Ｌ＝ｒ（２＋
π）、断面積Ｓは、Ｓ＝πｒ² ／２となる。

【００８７】なお、図１２（Ｄ）には半円形と矩形とを
組み合わせた断面の例、図１２（Ｅ）には三角形断面の
例を示すが、それぞれの周囲長および断面積は容易に求
められるので、式の提示は省略する。

【００８８】なお、上述の実施の形態では、第１および
第２の通路として、それぞれ、溝により形成する例を示
したが、この溝に換え、図４に示すように、大気導入路
を通路そのもので形成してもよい。すなわち、隔壁３８
の下方に、上端が負圧発生部材としての吸収体３２に当
接して開口する第１通路としての大気導入通路５６と、
該大気導入通路５６に連通し下端が連通路４０に連通す
る第２通路としての毛管力発生通路６６とを形成するよ
うにしてもよい。このようにすると、毛管力発生通路６
６は、溝の一部を吸収体３２で塞ぐ構造を採る必要がな
いので、吸収体３２の影響を受けることなく、毛管力発
生を設定することができる。

【００８９】ここで、上述した本実施の形態におけるイ
ンクタンクの動作原理につき説明する前に、図１４ない
し図１６を参照して、以下で用いる用語の定義を明らか
にしておく。

【００９０】図１４は液体収納室３６にインクを充填し
た状態を示し、かかる状態においてインクは吸収体３２
にその毛管力によって吸上げられ、気液界面ＬＬの位置
をとる。吸収体毛管力をインク密度ρと重力加速度ｇの
積で割り長さの次元に変換した吸収体毛管力Ｈｓは、気
液交換前の気液界面ＬＬとこれに連続した液柱内の大気
圧位置と高さの差として測定される。

【００９１】次に、図１５はインクの消費に伴い気液交
換が始まった状態を示し、Ｈｐは負圧発生部材としての
吸収体３２内の気液界面ＬＬと毛管力発生部を形成する
第２通路６０内の毛管力発生部６０ａとの高さの差であ
る。ここで、図１５に示す例は、熱圧縮吸収体３２を用
いた場合で、吸収体３２は予め均一に熱圧縮され、その
後負圧発生部材収納室３４内に挿入されるので、吸収体
３２内の圧縮率の分布はかなり均一となる。従って、吸
収体３２内の気液界面ＬＬはほぼ水平で両端が少し持ち
上がる程度である。

【００９２】また、図１６は同じくインクの消費に伴い
気液交換が始まった状態を示すが、これは無圧縮吸収体
３２を用いた場合で、負圧発生部材収納室３４の容積よ
りもかなり大きな体積の吸収体を体積比で４〜４．５倍
程度圧縮して挿入するので、圧縮率の分布が不均一にな
り易い。従って、吸収体３２内の気液界面ＬＬは、図示
の如く、全体的に下向きに凸で両端が高く持ち上がった
形態となる。この場合、Ｈｐは気液界面ＬＬの最下点と
毛管力発生部６０ａとの高さの差となる。

【００９３】さらに、図１５および図１６において、Δ
ｈは連通路４０と吐出用液体供給口１４Ａとの間の負圧
発生部材である吸収体３２における圧力損失をインク密
度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換した損
失ヘッドであり、圧力損失をΔＰｅとするとき、Δｈ＝
ΔＰｅ／ρｇとなる。圧力損失は吸収体３２内で発生す
るので、図示のように吸収体３２の端部と吐出用液体供
給口１４Ａの端部との間の圧力損失である。液体収納室
３６と連通路４０との間の圧力損失はほぼ０であるの
で、Δｈを測定するためには、液体収納室３６内の圧力
と供給口１４Ａの端部との圧力ヘッドの差を求めればよ
い。

【００９４】なお、以下の動作原理の説明では、大気導
入路に第１通路５０および第２通路６０が形成された形
態を用いて行うが、毛管力発生溝のみが形成された形
態、および大気導入通路５６および毛管力発生通路６６
が形成された実施の形態の場合も原理は同じである。

【００９５】インクジェット記録装置が稼働すると、イ
ンクジェットヘッド２２からインクが吐出されインクタ
ンク１０にインク吸引力が生ずる。

【００９６】負圧発生部材収納室３４内の負圧発生部材
である吸収体３２中に充分な量のインクが含浸されてい
るときは、負圧発生部材中のインクが消費され、そのイ
ンクの上面（気液界面）（図２にＬＬで示す）が低下す
る。このときの発生負圧の大きさは、負圧発生部材の気
液界面における毛管力と吐出口形成面からの気液界面Ｌ
Ｌの高さにより決定される。

【００９７】さらに消費が進み、気液界面ＬＬが大気導
入路の第１通路５０の上端部に到達した後、液体収納室
３６の底部の圧力が第２通路６０内よりも低くなると、
第１通路５０および第２通路６０を通じて液体収納室３
６に大気が供給される。この結果、液体収納室３６内の
圧力は大気導入分上昇し、この上昇した圧力と負圧発生
部材である吸収体３２の圧力との差を解消すべく、液体
収納室３６から吸収体３２中へ連通路４０を介してイン
クが供給される。すなわち、気液交換が行われる。この
時点でタンク底部の圧力はインク供給量分上昇し、液体
収納室３６への大気の供給が停止する。

【００９８】インク消費中は、上述の気液交換が連続的
に行われることで、液体収納室３６のインクが負圧発生
部材収納室３４内へ供給されるので、液体収納室３６内
のインクを消費中の発生負圧は第２通路６０で発生する
毛管力により決定される。従って、第２通路６０の寸法
を選定することにより、液体収納室３６内のインクを消
費しているときの発生負圧を決定できる。

【００９９】さらに、図５を参照しつつ、本発明に係る
インクタンク１０の動作原理につき詳述する。

【０１００】負圧発生部材収納室３４に収容されている
負圧発生部材（吸収体）３２には多数の毛細管が形成さ
れているとみなすことができ、そのメニスカス力により
負圧を発生させる。通常、インクタンク１０には、その
使用開始直後では負圧発生部材である吸収体３２中に充
分なインクが含浸されているので、各々のみなし毛細管
の水頭高さは充分高いところに位置している。

【０１０１】インク供給口１４Ａを介してインクが消費
されると、負圧発生部材収納室３４の底部の圧力が低下
し、各みなし毛細管の水頭も低下する。すなわち、図５
（Ａ）に示すように、インク消費に従って、負圧発生部
材３２の気液界面ＬＬが低下していく。なお、このとき
の各水頭の高さは全てが等しいわけではなく、負圧発生
部材である吸収体３２内に存在する圧力損失により、イ
ンク供給口１４Ａに近いみなし毛細管の水頭がより低く
なる。

【０１０２】また、このときのインクタンク１０内での
発生負圧は負圧発生部材３２の持つ毛管力により、およ
び、インクジェットヘッド２２の吐出口形成面での圧力
は気液界面ＬＬと吐出口形成面との高さの差で決まる。

【０１０３】さらにインクが消費されると、気液界面Ｌ
Ｌが低下し、図５（Ｂ）に示す状態となり、大気導入路
の第１通路５０の上端が気液界面ＬＬの上側に位置し、
第１通路５０内に大気が入る。このとき、吸収体３２の
みなし毛細管の持つ毛管力に比べ、毛管力発生部である
第２通路６０に発生される毛管力が小さくなるように設
定されているので、さらなるインクの消費により第２通
路６０内のメニスカスが破られ、図５（Ｃ）に示すよう
に、気液界面ＬＬが低下することなく、大気Ｘが第２通
路６０および連通路４０を通って、液体収納室３６に導
入される。

【０１０４】液体収納室３６に大気Ｘが導入されると、
その分、液体収納室３６の圧力が負圧発生部材収納室３
４底部の圧力よりも高くなり、その圧力差をなくす分、
インクが液体収納室３６から負圧発生部材収納室３４に
供給される。すると、第２通路６０の発生する負圧より
も圧力が高くなり、第２通路６０にインクが流入してメ
ニスカスを形成するので、さらなる大気の液体収納室３
６への導入が停止されるのである。

【０１０５】ここで、さらにインクが消費されると、上
述のように、気液界面ＬＬは低下することなく、第２通
路６０内のメニスカスが再度破られ、大気が液体収納室
３６に導入される。従って、気液界面ＬＬが大気導入路
の第１通路５０の上端に到達した後は、気液界面ＬＬが
低下することなく、換言すると、大気導入路の上端が大
気との連通状態を維持したまま、第２通路６０内のメニ
スカスの破壊および再生が、インクの消費中、繰り返さ
れ、インクタンク１０内に発生される負圧がほぼ一定に
制御されることになる。この負圧は、第２通路６０内の
メニスカスを大気が破る力で決定され、上述のように、
第２通路６０の寸法と使用するインクの特性（表面張
力、接触角、密度）とにより決定される。

【０１０６】従って、毛管力発生部である第２通路６０
で発生される毛管力を、液体収納室に収容される吐出用
液体であるインクないしは処理用液体の色、種類により
異なることがある毛管力のうちの下限値と上限値との間
になるように設定すれば、インクタンク１０の構造を変
更することなく、同一構造のインクタンク１０を全ての
種類のインクないしは処理用液体に用いることができ
る。

【０１０７】なお、インクジェットヘッド２２の吐出口
形成面における圧力は、第２通路６０の毛管力、吸収体
３２の圧力損失、および、インク供給口１４Ａが形成さ
れたインクタンク底部と吐出口形成面との相対高さ等の
和で決まる。

【０１０８】ここで、上述の第２通路６０、６１、６４
および後述する第２通路６２、６３に要求される寸法仕
様につき述べる。

【０１０９】上述のように、インクの消費が進むにつ
れ、インク切れを生ずることなくインクの供給が行われ
るためには、インクタンク１０内に発生される負圧がほ
ぼ一定に制御されることが必要である。また、インクタ
ンク１０がヘッド一体型のタンクケース２０に装着さ
れ、さらに、不図示のインクジェット記録装置のキャリ
ッジに搭載されプリント可能状態とされた状態では、イ
ンクタンク１０の底部の毛管力発生部とヘッドの吐出口
形成面との間には所定の位置ヘッドの差が形成されてい
る。この状態で、ヘッドの吐出口からインクが漏出しな
いようにするためには、吐出口形成面における吐出口内
のインク圧力が、常に、大気圧よりも低くなければなら
ない。

【０１１０】また、液体収納室３６内のインクを使い切
るまでは、気液界面ＬＬの高さを安定的に維持しておく
必要がある。そのためには、インク消費中にインクが吸
収体３２内を流れる時に発生する圧力損失に抗して、吸
収体３２内の気液界面ＬＬのメニスカスを安定的に維持
する必要がある。

【０１１１】これらの条件を満たすには、毛管力発生部
の発生する毛管力は以下の式を満足しなければならな
い。すなわち、

【０１１２】

【数７】 Ｈ＜ｈ≦Ｈｓ−Ｈｐ−Δｈ (1) ここで、ｈは、前記毛管力発生部により発生される毛管
力を吐出用液体の密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さ
の次元に変換した毛管力、すなわち、発生する毛管力を
ΔＰｃとするとき、ｈ＝ΔＰｃ／ρｇ、Ｈは毛管力発生
部と液体噴射ヘッド吐出口形成面の位置ヘッドの差、Ｈ
ｓは、負圧発生部材の毛管力を吐出用液体の密度ρと重
力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換した毛管力、す
なわち、負圧発生部材の毛管力をΔＰｓとするとき、Ｈ
ｓ＝ΔＰｓ／ρｇ、Ｈｐは負圧発生部材内の気液界面と
毛管力発生部の位置ヘッドの差、Δｈは連通路と吐出用
液体供給口との間の負圧発生部材における圧力損失を前
記密度ρと動力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換し
た損失ヘッド、すなわち、圧力損失をΔＰｅとすると
き、Δｈ＝ΔＰｅ／ρｇ、である。

【０１１３】ところで、一般に、毛細管内に発生する毛
管力をΔＰｃとするとき、それを長さの次元に変換した
毛管力ｈは、次式で表される。

【０１１４】

【数８】 ｈ＝Ｌ／Ｓ×γ／ρｇ×ｃｏｓθ (2) ここで、Ｌはこの管の周囲長（ｃｍ）、Ｓは断面積（ｃ
ｍ² ）、γはインクの表面張力（ｄｙｎ／ｃｍ）、θは
接触角、ρは密度（ｇ／ｃｍ³ ）、および、ｇは重力加
速度（９８０ｃｍ／ｓ² ）である。

【０１１５】従って、結局、毛管力発生部の寸法は、
（１）式を（２）式に代入することにより、下記の式を
満足することが要求される。

【０１１６】

【数９】 1/cosθ×ρg/γ× H＜L/S ≦ 1/cosθ×ρg/γ× (Hs-Hp-Δh) (3) 但し、Ｌは毛管力発生部の周囲長、Ｓはその断面積、ρ
はインクの密度、ｇは重力加速度、γはインクの表面張
力、θはインクの接触角である。

【０１１７】ところで、実際にインクジェット記録装置
で使用される際には、キャリッジの走査や様々の衝撃に
よる加速度や、環境変化による温度変動、圧力変動が加
わるので、吐出口形成面における吐出口内のインク圧力
は安全を見込んで少なくとも大気圧より−１０ｍｍＨ₂
Ｏ程度よりも小さくすることが好ましい。

【０１１８】これを考慮すると、長さの次元に変換した
毛管力ｈは次式を満足することが望ましい。

【０１１９】

【数１０】 Ｈ＋ｈｍ＜ｈ≦Ｈｓ−Ｈｐ−Δｈ (4) 従って、（３）式は以下のようになる。

【０１２０】

【数１１】1/ cosθ×ρg/γ×(H+hm)＜L/S ≦1/ cosθ
×ρg/γ× (Hs-Hp-Δh) ここで、図１２（Ａ）に示す台形断面の第２通路６０を
代表的に用いて、具体的な数値を求める。

【０１２１】（実施例１）今、開口部の幅Ｗ１＝０．２
５ｍｍ、底部の幅Ｗ２＝０．２４ｍｍ、深さＤ＝０．３
８ｍｍとすると、斜面長（斜面の傾斜角は１．３度）ｄ
もほぼ０．３８ｍｍであり、Ｌ／Ｓは１３５ｃｍ^-1であ
る。そして、表面張力４６．５ｄｙｎ／ｃｍのインクを
用いた場合、気液交換時静負圧は−５．２ｃｍであっ
た。よって、ｈｍが１ｃｍで、Ｈが２．７ｃｍ、Ｈｓ＝
１０ｃｍ、Ｈｐ＝１．２ｃｍ、Δｈ＝１．５ｃｍの場
合、９６＜Ｌ／Ｓ≦１８９となる。

【０１２２】（実施例２）次に、開口部の幅Ｗ１＝０．
２６ｍｍ、底部の幅Ｗ２＝０．２５ｍｍ、深さＤ＝０．
３２ｍｍとすると、斜面長（斜面の傾斜角は１．３度）
ｄもほぼ０．３２ｍｍであり、Ｌ／Ｓは１４０ｃｍ^-1で
ある。そして、表面張力３４．８ｄｙｎ／ｃｍのインク
を用いた場合、気液交換時静負圧は−４．９ｃｍであっ
た。よって、ｈｍが１ｃｍで、Ｈが２．７ｃｍ、Ｈｓ＝
１０ｃｍ、Ｈｐ＝１．２ｃｍ、Δｈ＝１．５ｃｍの場
合、１０６＜Ｌ／Ｓ≦２０９となる。

【０１２３】（実施例３）さらに、開口部の幅Ｗ１＝
０．２５ｍｍ、底部の幅Ｗ２＝０．２３ｍｍ、深さＤ＝
０．３４ｍｍとすると、斜面長（斜面の傾斜角は１．３
度）ｄもほぼ０．３４ｍｍであり、Ｌ／Ｓは１４３ｃｍ
^-1である。そして、表面張力４１．６ｄｙｎ／ｃｍのイ
ンクを用いた場合、気液交換時静負圧は−４．３ｃｍで
あった。よって、ｈｍが１ｃｍで、Ｈが２．７ｃｍ、Ｈ
ｓ＝１０ｃｍ、Ｈｐ＝１．２ｃｍ、Δｈ＝１．５ｃｍの
場合、１２３＜Ｌ／Ｓ≦２４３となる。

【０１２４】第２通路６０の断面積は、必要な毛管力を
発生する寸法として、幅×深さが、０．２０〜０．４０
ｍｍ×０．２０〜０．４０ｍｍ程度であるが、吸収体３
２の溝内への侵入量を少なく抑えるには、幅が深さより
も小さいことが好ましい。

【０１２５】なお、第１通路５０の断面積は第２通路６
０の断面積よりも大きければよい。第２通路６０の長さ
は、連通路４０の上端から２〜１０ｍｍ程度でよい。短
すぎると吸収体３２の圧接が安定せず、長すぎると吸収
体３２の侵入の影響を受けやすいので、４ｍｍ程度が好
ましい。

【０１２６】また、第１通路５０の上端の高さは、前述
のように、吸収体３２の気液界面の高さを規制するの
で、インク切れを生ぜず、かつ、吸収体３２のバッファ
能力を損なうことのない位置に設定する。好ましくは、
連通路４０の上端から１０〜３０ｍｍ程度である。

【０１２７】図６に、このインクジェットヘッド２２の
吐出口形成面における圧力がインク消費に応じて変化す
る様子を示す。インクタンク１０の使用開始直後の初期
状態では、吸収体３２内のメニスカスは後退接触角と前
進接触角との間にあり、若干量のインクの消費で後退接
触角の発生する負圧Ｐ１に達する。

【０１２８】その後、気液界面ＬＬが第１通路５０の上
端に到達する前の吸収体３２に含浸されたインクを消費
する間は、吸収体３２の毛管力と気液界面ＬＬと吐出口
との水頭差とにより発生負圧が決定され、インクの消費
に伴いその負圧は気液界面ＬＬが第１通路５０の上端に
到達するまで低下していく（Ｐ１からＰ２の期間、図５
（Ａ）に対応する）。

【０１２９】そして、気液界面ＬＬが第１通路５０の上
端に到達すると、それまで吸収体３２が発生負圧を決定
していたのが、第２通路６０の発生する負圧に切り替わ
り、圧力がＰ２（図５（Ｂ）に対応する）からＰ３（図
５（Ｃ）に対応する）に上昇する。その後、気液が交換
されつつ液体収納室３６内のインクが消費される間は、
発生負圧が一定（Ｐ３）に保たれる。

【０１３０】そして、液体収納室３６内のインクが全て
消費される直前では、連通路４０に大気とインクとが共
存し、液体収納室３６内に残存したインクが吸収体３２
に吸収されるので、一時的に圧力が上昇（Ｐ４）する。

【０１３１】さらにインクの消費が続くと、吸収体３２
内のインクが消費され、圧力の低下と共に供給限界とな
り、インクタンク１０の使用限度となる。

【０１３２】次に、図８および図９を用いて、本発明の
さらに他の実施の形態を上述した実施の形態を模式的に
示した図７と対比しつつ説明する。なお、図７ないし図
９において、（Ａ）におけるハッチングは部材の断面を
示すが、（Ｂ）においては、吸収体３２の接触面を示し
ている。

【０１３３】図７は上述した実施の形態を模式的に示し
たものであり、第１通路５０および第２通路６０がそれ
ぞれ３つ、１対１の対応関係で隔壁３８に設けられた形
態である。

【０１３４】図８に示す形態は、大気導入路の第１通路
５２および毛管力発生部である第２通路６２を１対２の
対応関係で設けたものである。従って、この形態では、
２つの第１通路５２と４つの第２通路６２とが隔壁３８
に形成されている。

【０１３５】また、図９に示す形態は、大気導入路の第
１通路５３および毛管力発生部である第２通路６３を概
ね１対５の対応関係で設けたものである。ただし、この
場合には、１つの第１通路５３の幅が広く、吸収体３２
が溝内に侵入しすぎて通路が確保されなくなる可能性が
あるので、溝内にリブ５５を形成して吸収体３２を支持
するのが好ましい。なお、第２通路６３の個数は３以上
の複数であれば、５つでなくてもよい。

【０１３６】なお、本発明は、大容量のインクタンクに
適用すべくなされたものであるが、これに限らず適用で
きることは言うまでもない。

【０１３７】上述した実施例では、毛管力発生部を形成
する第２通路が、気液交換しない際には、液体収容容器
内に収容されている液体によって大気に対して遮断され
ている構成例を示しているが、本発明の条件を満足して
いれば、毛管力発生部は大気に対して開放されていても
良い。これは、この毛管力発生部が本発明の条件下で、
つり合い関係を保持できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のインクタンクおよびヘ
ッド一体型タンクケースを示す斜視概略図であり、
（Ａ）は装着前、（Ｂ）は装着後を示す。

【図２】本発明の実施の一形態のインクタンクを示す断
面図である。

【図３】図２のインクタンクの要部を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明のインクタンクの他の実施形態の要部を
示す断面図である。

【図５】本発明のインクタンクの動作原理を説明するた
めの概略断面図である。

【図６】本発明にかかるインクタンクを用いたインクジ
ェットヘッドの吐出口形成面での発生負圧のインク消費
に対する変化を示すグラフである。

【図７】図２のインクタンクの要部を示す（Ａ）模式的
断面図および（Ｂ）隔壁の模式的正面図である。

【図８】本発明の他の実施の形態を示す（Ａ）模式的断
面図および（Ｂ）隔壁の模式的正面図である。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態を示す（Ａ）模
式的断面図および（Ｂ）隔壁の模式的正面図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施の形態を示す（Ａ）
隔壁の模式的斜視図、（Ｂ）隔壁の模式的断面図および
（Ｃ）隔壁の模式的正面図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施の形態を示す（Ａ）
隔壁の模式的斜視図、（Ｂ）隔壁の正面図、（Ｃ）隔壁
の模式的断面図および（Ｄ）隔壁のさらに他の形態の模
式的断面図である。

【図１２】本発明の毛管力発生部の種々の形態を（Ａ）
〜（Ｅ）示す隔壁の模式的断面図である。

【図１３】本発明の実施の他の形態のインクタンクを示
す斜視図である。

【図１４】本発明の一実施の形態のインクタンクを示す
断面図であり、吸収体の毛管力Ｈｓを説明する。

【図１５】本発明の一実施の形態のインクタンクを示す
断面図であり、気液交換時の毛管力発生部と吸収体内の
気液界面ＬＬとの水頭差Ｈｐおよび吸収体の圧力損失Δ
ｈを説明する。

【図１６】本発明の一実施の形態のインクタンクを示す
断面図であり、気液交換時の毛管力発生部と他の吸収体
内の気液界面ＬＬとの水頭差Ｈｐおよび吸収体の圧力損
失Δｈを説明する。

【符号の説明】

１０ インクタンク １２ 大気連通口 １４ インク供給筒 １４Ａ インク供給口 ３２ 吸収体（負圧発生部材） ３４ 負圧発生部材収納室 ３６ 液体収納室 ３８ 隔壁 ４０ 連通路 ４２ リブ ４４ エアバッファ室 ４６ 圧固体 ５０、５２、５３ 大気導入溝（第１通路） ５５ リブ ５６ 大気導入通路（第１通路） ６０、６１、６２、６３ 毛管力発生溝（第２通路） ６６ 毛管力発生通路（第２通路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 創 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 中島 一浩 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 (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気と連通する大気連通部と液体噴射ヘ
   ッドに液体を供給するための液体供給部とを備え内部に
   負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、 前記負圧発生部材収納室と連通路を介して連通するとと
   もに、前記連通路を除いて実質的に密閉である液体収納
   室と、 前記負圧発生部材収納室の前記連通路から上方へ延在す
   る隔壁とを備え、前記隔壁に毛管力発生部を形成すると
   ともに前記負圧発生部材収納室から前記液体収納室に大
   気を導入する大気導入路を備える吐出用液体収容容器で
   あって、 前記毛管力発生部により発生される毛管力が、少なくと
   も次の条件を満たすことを特徴とする吐出用液体収容容
   器。 【数１】Ｈ＜ｈ≦Ｈｓ−Ｈｐ−Δｈ ここで、ｈは、前記毛管力発生部により発生される毛管
   力を吐出用液体の密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さ
   の次元に変換した毛管力、すなわち、発生する毛管力を
   ΔＰｃとするとき、ｈ＝ΔＰｃ／ρｇ、Ｈは毛管力発生
   部と液体噴射ヘッド吐出口形成面の位置ヘッドの差、Ｈ
   ｓは、負圧発生部材の毛管力を吐出用液体の密度ρと重
   力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換した毛管力、す
   なわち、負圧発生部材の毛管力をΔＰｓとするとき、Ｈ
   ｓ＝ΔＰｓ／ρｇ、Ｈｐは負圧発生部材内の気液界面と
   毛管力発生部の位置ヘッドの差、Δｈは連通路と吐出用
   液体供給口との間の負圧発生部材における圧力損失を前
   記密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換し
   た損失ヘッド、すなわち、圧力損失をΔＰｅとすると
   き、Δｈ＝ΔＰｅ／ρｇである。
2. 【請求項２】 大気と連通する大気連通部と液体噴射ヘ
   ッドに液体を供給するための液体供給部とを備え内部に
   負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、 前記負圧発生部材収納室と連通路を介して連通するとと
   もに、前記連通路を除いて実質的に密閉である液体収納
   室と、 前記負圧発生部材収納室の前記連通路から上方へ延在す
   る隔壁とを備え、前記隔壁に毛管力発生部を形成すると
   ともに前記負圧発生部材収納室から前記液体収納室に大
   気を導入する大気導入路を備える吐出用液体収容容器で
   あって、 前記毛管力発生部により発生される毛管力が、少なくと
   も次の条件を満たすことを特徴とする吐出用液体収容容
   器。 【数２】Ｈ＋ｈｍ＜ｈ≦Ｈｓ−Ｈｐ−Δｈ ここで、ｈは、前記毛管力発生部により発生される毛管
   力を吐出用液体の密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さ
   の次元に変換した毛管力、すなわち、発生する毛管力を
   ΔＰｃとするとき、ｈ＝ΔＰｃ／ρｇ、Ｈは毛管力発生
   部と液体噴射ヘッド吐出口形成面の位置ヘッドの差、Ｈ
   ｓは、負圧発生部材の毛管力を吐出用液体の密度ρと重
   力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換した毛管力、す
   なわち、負圧発生部材の毛管力をΔＰｓとするとき、Ｈ
   ｓ＝ΔＰｓ／ρｇ、Ｈｐは負圧発生部材内の気液界面と
   毛管力発生部の位置ヘッドの差、Δｈは連通路と吐出用
   液体供給口との間の負圧発生部材における圧力損失を前
   記密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変換し
   た損失ヘッド、すなわち、圧力損失をΔＰｅとすると
   き、Δｈ＝ΔＰｅ／ρｇ、ｈｍは設計マージン毛管力を
   前記密密度ρと重力加速度ｇの積で割り長さの次元に変
   換した設計マージン毛管力、すなわち、設計マージン毛
   管力をΔＰｍとするとき、ｈｍ＝ΔＰｍ／ρｇである。
3. 【請求項３】 前記毛管力発生部は、Ｌをその周囲長お
   よびＳをその断面積とするとき、前記ｈが次式で表され
   るものであることを特徴とする請求項１または２に記載
   の吐出用液体収容容器。 【数３】ｈ＝Ｌ／Ｓ×γ／ρｇ×ｃｏｓθ 但し、ρは吐出用液体の密度、ｇは重力加速度、γは吐
   出用液体の表面張力、θは吐出用液体の接触角である。
4. 【請求項４】 前記毛管力発生部は、前記毛管力が前記
   液体収納室に収容される吐出用液体の色、種類により異
   なることがある毛管力のうちの下限値と上限値との間に
   なるように設定されることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
5. 【請求項５】 前記吐出用液体供給口は吐出用液体収容
   容器の底部に形成されていることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
6. 【請求項６】 液体噴射ヘッドと一体に構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の
   吐出用液体収容容器。
7. 【請求項７】 液体噴射ヘッドに着脱自在に構成されて
   いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
   載の吐出用液体収容容器。
8. 【請求項８】 前記大気導入路は、気液交換後、その上
   端が大気との連通状態を維持することを特徴とする請求
   項１ないし７のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
9. 【請求項９】 前記大気導入路は、少なくとも上端が前
   記負圧発生部材に当接して開口し下端が前記連通路に連
   通して前記隔壁に形成されていることを特徴とする請求
   項１ないし８のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
10. 【請求項１０】 前記大気導入路は、該大気導入路の少
    なくとも一部が前記毛管力発生部を構成する第２通路と
    して形成され、上部が前記第２通路よりも断面積が大き
    い第１通路として形成されていることを特徴とする請求
    項９に記載の吐出用液体収容容器。
11. 【請求項１１】 少なくとも前記第２通路は、複数本設
    けられていることを特徴とする請求項１０に記載の吐出
    用液体収容容器。
12. 【請求項１２】 前記大気導入路は、一面が前記負圧発
    生部材で塞がれた溝で形成されていることを特徴とする
    請求項１０または１１に記載の吐出用液体収容容器。
13. 【請求項１３】 前記溝は、前記連通路の長手方向に形
    成した溝に連続することを特徴とする請求項１２に記載
    の吐出用液体収容容器。
14. 【請求項１４】 前記第１通路および第２通路は、それ
    ぞれ、一面が前記負圧発生部材で塞がれた大気導入溝お
    よび毛管力発生溝であることを特徴とする請求項１０に
    記載の吐出用液体収容容器。
15. 【請求項１５】 前記毛管力発生溝は矩形断面を有し、
    その幅×深さの寸法が、０．２０〜０．４０ｍｍ×０．
    ２０〜０．４０ｍｍであることを特徴とする請求項１２
    ないし１４のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
16. 【請求項１６】 前記毛管力発生溝の長さ寸法が、２〜
    １０ｍｍであることを特徴とする請求項１２ないし１４
    のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
17. 【請求項１７】 前記毛管力発生溝は台形断面を有して
    いることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか
    に記載の吐出用液体収容容器。
18. 【請求項１８】 前記毛管力発生溝は三角形断面を有し
    ていることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれ
    かに記載の吐出用液体収容容器。
19. 【請求項１９】 前記毛管力発生溝は少なくとも一部が
    半円形断面を有していることを特徴とする請求項１２な
    いし１４のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
20. 【請求項２０】 前記吐出用液体供給口に前記負圧発生
    部材に当接させて圧固体を配設したことを特徴とする請
    求項１ないし１９のいずれかに記載の吐出用液体収容容
    器。
21. 【請求項２１】 前記負圧発生部材の前記負圧発生部材
    収納室内での高さは、少なくとも４０ｍｍ以上であるこ
    とを特徴とする請求項２０に記載の吐出用液体収容容
    器。
22. 【請求項２２】 前記負圧発生部材収納室の前記負圧発
    生部材の上部には前記大気連通口に繋がるエアバッファ
    室が形成され、該エアバッファ室と前記負圧発生部材収
    納室との容積比は１／５〜１／８であることを特徴とす
    る請求項２０または２１に記載の吐出用液体収容容器。
23. 【請求項２３】 前記負圧発生部材収納室と前記液体収
    納室との容積比は１：１ないし５：３の範囲内であるこ
    とを特徴とする請求項２０ないし２２のいずれかに記載
    の吐出用液体収容容器。
24. 【請求項２４】 前記負圧発生部材は、ポリウレタンフ
    ォームの吸収体であることを特徴とする請求項２０ない
    し２２のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
25. 【請求項２５】 前記圧固体は、ポリプロピレンのフェ
    ルトであることを特徴とする請求項２０ないし２３のい
    ずれかに記載の吐出用液体収容容器。
26. 【請求項２６】 前記連通路の幅は隔壁の底部の幅より
    も狭いことを特徴とする請求項２０ないし２４のいずれ
    かに記載の吐出用液体収容容器。
27. 【請求項２７】 前記大気導入路の高さは前記連通路の
    上縁から１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項
    ２０ないし２５のいずれかに記載の吐出用液体収容容
    器。
28. 【請求項２８】 前記毛管力発生溝の幅×深さの寸法
    が、０．２０〜０．４０ｍｍ×０．２０〜０．４０ｍｍ
    であることを特徴とする請求項２０ないし２７のいずれ
    かに記載の吐出用液体収容容器。
29. 【請求項２９】 前記毛管力発生溝の長さ寸法が、２〜
    １０ｍｍであることを特徴とする請求項２０ないし２８
    のいずれかに記載の吐出用液体収容容器。
30. 【請求項３０】 前記連通路と前記吐出液体供給口との
    距離は、１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項
    ２０ないし２９のいずれかに記載の吐出用液体収容容
    器。
31. 【請求項３１】 前記圧固体は前記負圧発生部材に押し
    込まれ、その押し込み量は、前記吐出用液体収容容器が
    液体噴射ヘッドに連結されていないとき０．５〜２ｍｍ
    であり、連結されたとき１．０〜３．０ｍｍであること
    を特徴とする請求項２０ないし３０のいずれかに記載の
    吐出用液体収容容器。
32. 【請求項３２】 前記吐出用液体収容容器は、液体噴射
    ヘッドに供給するインクを収容するものであることを特
    徴とする請求項１ないし３１のいずれかに記載の吐出用
    液体収容容器。