【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の液体を吐出可能な液体噴射ヘッドユニット、及びこの液体噴射ヘッドユニットを備えた液体噴射装置に関し、特に、液体噴射ヘッドユニットへ外部から液体を供給する液体供給針の構造を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドとしては、種々のものが提案されている。例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドが提案されている。
【０００３】
この液体噴射ヘッドは、カートリッジホルダ等と共に液体噴射ヘッドユニットを構成する。例えば、インクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の場合、カートリッジホルダを有するキャリッジに記録ヘッドが取り付けられている。カートリッジホルダにはインク供給針（液体供給針の一種）を取り付けており、インクカートリッジをカートリッジホルダに装着すると、インクカートリッジの針挿入部内にインク供給針が挿入される。これにより、インクカートリッジに貯留された液体状のインクがインク供給針を通じて記録ヘッド側に供給される。
【０００４】
このようにインク供給針を通じてカートリッジ内のインクを記録ヘッド側に供給する構成では、気泡による多ノズル抜け（ズタ抜け）と呼ばれる現象が生じる可能性がある。即ち、インク供給針の挿入によってカートリッジ内の針挿入部内は空気が侵入しやすい状態となり、侵入した空気はインクの流れに乗ってインク供給針内に入り込む可能性が高い。この侵入した空気は、体積が小さい状態ではクリーニングや印字によっては移動せずにインク供給針の根本側に配置されたフィルタ上で留まる。しかし、長期間に亘って留まると、インクに溶けていたガスや水分が蒸発したものと合わさって次第に成長する。また、カートリッジ交換の時に、新たに針内に取り込まれた空気と合体する等して次第に大きくなる。そして、過度に大きくなった気泡はインクの流れに乗り易くなるため、記録ヘッド側に移動する可能性が高くなる。気泡が移動した場合、記録ヘッド内の流路が気泡で満たされることとなり、印字する時に多ノズル抜けが生じる。即ち、多くのノズル開口からインク滴が吐出されない状態となる。
【０００５】
この多ノズル抜けを防止する技術が種々提案されている。その中の１つに、インク供給針の内部に多孔質材を配設するものがある。この構成では、インク供給針の内部空間に多孔質材を配設すると共に、内部空間と針外部とを極く細いインク誘導孔によって連通している（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３２９３３２号公報（第３頁，第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の液体噴射装置では、カートリッジから液体供給針内への液体供給を円滑に行なうことが良好な液体噴射を維持するために重要である。
ここで、上記従来技術では、インク供給針の内部空間と針外部とをインク誘導孔によって連通しているが、この誘導孔は単なる細孔として構成されているので、インク供給に不具合が生じてしまう可能性がある。例えば、インク内の異物や凝集した顔料成分等が誘導孔内に入り込むと、目詰まりが生じる虞がある。この問題は、インク以外の液体を吐出させる場合にも同様に生じ得る。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み提案されたもので、その目的は、液体カートリッジから液体供給針内への液体供給を良好に行なって、液体噴射ヘッドに液体を十分に供給することができる液体噴射ヘッドユニット、及び液体噴射装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、液体カートリッジを装着可能なカートリッジホルダ及び該カートリッジの針挿入部内に挿入される液体供給針を有するキャリッジと、該キャリッジに取り付けられ、液体供給針を通じて供給された液体を吐出可能な液体噴射ヘッドとを備えた液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記液体供給針を、筒状の針胴体部、及び、該胴体部の先端に連続する錐形状の針先端部を有し、内部に液流路を設けた中空針状のフレームと、該液流路内に配設された多孔質吸収体とから構成し、
前記フレームには外側空間と液流路とを連通する開口窓部を開設し、前記多孔質吸収体を開口窓部内にも配設することで、その一部をフレーム外表面に露出させたことを特徴とする。
上記発明において、開口窓部は、針先端部や針胴体部に開設する構成が好ましい、また、多孔質吸収体としてウレタンフォームを用いる構成が好ましい。
なお、「フレーム外表面に露出させた」とは、多孔質吸収体の外側表面をフレームの外壁面と面一に設けた状態、及び、この外壁面よりも外側に隆起した状態で設けた状態を意味する。
【００１０】
これらの発明によれば、液体供給針内に配設した多孔質吸収体の一部を、開口窓部を通じてフレーム外表面に露出させているので、液体カートリッジの針挿入部に液体供給針を挿入すると多孔質吸収体の表面が直接液体に接触する。これにより、多孔質吸収体の毛細管力が作用し、接触した液体を多孔質吸収体内に吸収する。その結果、多孔質吸収体内に液体が浸透し、液体カートリッジから液体供給針内への液体供給が良好に行われ、液体噴射ヘッドに液体を円滑且つ確実に供給することができる。また、開口窓部を充分に大きくできるので、液体の構成成分が凝集しても目詰まりが生じ難く、この点でも液体を確実に供給できる。
【００１１】
上記発明において、前記液体カートリッジは液体を保持可能な液体保持部材を内部空間に備えると共に、該液体保持部材の一部を前記針挿入部内に配設し、
前記液体供給針の挿入により、前記多孔質吸収体と液体保持部材とを前記開口窓部を通じて接触させる構成が好ましい。
この発明によれば、液体供給針の針挿入部への挿入により、多孔質吸収体と液体保持部材とが直接接触する。これにより、液体保持部材に保持されている液体を多孔質吸収体の毛細管力で効率よく液体供給針内に供給することができる。さらに、液体保持部材の液体保持量が少なくなっても、毛細管力により液体を液体供給針内に確実に供給することができる。
【００１２】
上記発明において、前記液体供給針は、前記胴体部の根本に該胴体部から離隔する側に拡開する中空状の拡開部を有し、該拡開部の端面で露出した多孔質吸収体をフィルタに接触させる構成が好ましい。
この発明によれば、多孔質吸収体に保持されている液体によってフィルタの乾燥が防止される。これにより、液体の乾燥に起因するフィルタの目詰まりが防止でき、液体の供給を円滑且つ確実に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという。）を例に挙げて行うことにする。
【００１４】
図１に例示したプリンタ１は、ベース部材の上側にインクカートリッジ２を保持可能なカートリッジホルダ３を設けると共にベース部材の下側に記録ヘッド４を取り付けたキャリッジ５と、このキャリッジ５を主走査方向（紙幅方向）に移動するヘッド走査機構と、この主走査方向に直交する紙送り方向（副走査方向）に記録紙６を移送する紙送り機構などを備えている。
【００１５】
上記のヘッド走査機構は、筺体内にガイド部材として設けた案内軸７と、筺体の左右一側（図１では右側）に配設されたパルスモータ８と、このパルスモータ８の回転軸に取り付けられた駆動プーリ９と、筺体の左右他側（図１では左側）に配設された遊転プーリ１０と、これらの駆動プーリ９及び遊転プーリ１０に掛け渡されると共にキャリッジ５に接続されたタイミングベルト１１等を有する。このヘッド走査機構では、制御部（図示せず）がパルスモータ８を制御することで、キャリッジ５が案内軸７に沿って紙幅方向に移動する。即ち、記録ヘッド４が主走査方向に移動する。
また、上記の紙送り機構は、記録紙６を紙送り方向に移送するための紙送りローラ１２と、この紙送りローラ１２の駆動源となる紙送りモータ１３とを有する。この紙送り機構では、制御部が紙送りモータ１３を制御することで、記録紙６が紙送り方向に移送される。
【００１６】
上記のキャリッジ５は、記録ヘッド４と共に本発明に係る液体噴射ヘッドユニットを構成している。キャリッジ５が備えるカートリッジホルダ３は、図２に示すように、インクカートリッジ２を装着可能な上面開放の箱状部材であり、インクカートリッジ２を装着するための収納室１６を区画形成している。この収納室１６の底部を構成するベース部材１７の上面には、ステンレスメッシュのフィルタ１８を間に挟んだ状態でインク供給針１９を取り付けている。なお、インク供給針１９については後で詳しく説明する
【００１７】
また、ベース部材１７の下面にはブロック状のヘッド取付部２０を下向きに突設し、このヘッド取付部２０の内部には記録ヘッド４側に集束する集束流路２１を設ける。記録ヘッド４は、このヘッド取付部２０の先端面（下面）に取り付けられている。そして、インク供給針１９を通じて流入したインクは、集束流路２１を通って記録ヘッド４に供給される。
【００１８】
この記録ヘッド４は、本発明の液体噴射ヘッドの一種であり、本実施形態では、所謂撓み振動モードの圧電振動子を備えたものを用いている。構造について簡単に説明すると、この記録ヘッド４は、アクチュエータユニットと、流路ユニットとから概略構成されている。アクチュエータユニットは、例えば、圧力室の一部を振動板によって区画し、圧力室とは反対側の振動板表面に圧電振動子を設けたものである。また、流路ユニットは、例えば、共通インク室としてのリザーバと各圧力室毎に設けられたノズル開口と、圧力室の一端とリザーバとを連通する供給側連通口と、圧力室の他端とノズル開口とを連通するノズル側連通口とを有する。
【００１９】
この記録ヘッド４では、リザーバから圧力室を通ってノズル開口に至る個別インク流路が圧電振動子に対応して複数形成されている。また、集束流路２１を通ってきたインクはまずリザーバに貯留され、このリザーバから各個別インク流路内を満たす。そして、ノズル開口からインク滴を吐出させる場合には、圧電振動子を撓み変形させることで圧力室容積を変動させ圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる。
なお、記録ヘッド４としては、圧力発生素子として圧電振動子を使用したものに限らず、発熱素子や磁歪素子などを使用したものでもよい。
【００２０】
上記のインクカートリッジ２は、例えば熱可塑性プラスチック等の成型により作製された箱状ケース２４を備え、このケース２４内にインク保持材２５を収容している。例示したケース２４は、隔壁２６によってその内部が複数の収容室２７に区画されており、各収容室２７にインク保持材２５を収容している。このインク保持材２５は、本発明の液体保持部材であり、液体状のインクを吸収し保持する。このインク保持材２５としては、例えば、スポンジ状の発泡素材が好適に用いられる。本実施形態ではウレタンフォームを用いている。そして、インク保持材２５は、圧縮した状態で収容室２７内に挿入され、圧縮状態から解放することで収納室全体に広がった状態で配設される。
【００２１】
インクカートリッジ２の底面部には、インク供給針１９が挿入される針挿入部２８を設けている。図３に示すように、この針挿入部２８は、例えば円筒状部分として形成され、カートリッジ底面部から外側に向けて形成されている。そして、針挿入部２８の内周面であって先端寄りにはＯリング２９が設けられている。このＯリング２９は、インクカートリッジ２が装着されると、インク供給針１９の外周面に液密状態で密着し、インクカートリッジ２内に貯留されたインクがカートリッジ外部に漏れ出すことを防止する。
そして、上記のインク保持材２５は、その一部が針挿入部２８内にも配設されている。このため、インク供給針１９は、挿入時においてインク保持材２５の内部へと侵入する。本実施形態では、インク供給針１９のインク保持材２５内への侵入を容易とするために、インク保持材２５側に挿入孔や切り込み（何れも図示せず）を形成している。
また、インクカートリッジ２の未使用時において針挿入部２８の先端面は、封止フィルム３０で覆われており、貯留された液体の蒸発を防止している。この封止フィルム３０としては破断可能な薄手の樹脂フィルムが好適に用いられ、カートリッジの装着時においてインク供給針１９により破断される。
なお、このインクカートリッジ２に関し、内部のインクが視認可能なように無色透明、有色透明、または半透明等のプラスチックにより形成してもよい。
【００２２】
次に、上記のインク供給針１９について詳細に説明する。図４は、内部に多孔質吸収体を密に配設したインク供給針１９の第１例の外観を示しており、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその平面図である。例示したインク供給針１９は、中空状のフレーム３３と、このフレーム３３内に配設されるインク吸収体３４とから概略構成されている。
【００２３】
上記のフレーム３３は、円筒状の針胴体部３５（中間部，周壁）と、この針胴体部３５の先端に連続して設けられた円錐形状の針先端部３６と、針胴体部３５の根本に連続して設けられ、針胴体部３５から離隔する側に拡開する中空状の拡開部３７とを有する。そして、このフレーム３３の内側空部は、インクが流れるインク流路（本発明の液流路の一種）として機能する。
【００２４】
また、このフレーム３３において、針先端部３６のテーパー面には、略扇状の開口窓部３８を、内部と貫通させた状態で開設している。本実施形態の開口窓部３８は、中心角が６０度の扇状であって、針胴体部側の弧が針先端側の弧よりも長い形状である。開口窓部３８をこのような扇状に形成したのは、インク供給針１９について、必要な強度を確保するためである。即ち、このインク供給針１９は、インクカートリッジ２の封止フィルム３０を破断するものであるため、封止フィルム３０を破断し得る程度の強度が必要である。開口窓部３８をこのような扇状に形成することで、針先端部３６において必要な強度を確保できる。また、開口窓部３８も比較的大きく開設できる。
【００２５】
また、本実施形態では、これらの開口窓部３８を、針先端（頂点）を中心とする点対称の位置に一対形成している。この開口窓部３８を介して、フレーム３３の外側空間と内側空間（インク流路）とを連通している。このように、開口窓部３８を一対形成する構成では、針先端部３６の強度と開口窓部３８の面積のバランスとを考慮すると、扇状窓部の中心角は３０度以上９０度以下の範囲に設定するのが好ましい。なお、針先端部３６は円錐形状に限らない。例えば、三角錐や四角錐等の多角錘であってもよい。
【００２６】
上記のインク吸収体３４は、本発明の多孔質吸収体の一種であり、インクカートリッジ２内のインクを毛細管現象によって効率よく移動させるものである。本実施形態では、このインク吸収体３４を、ウレタンフォームやＰＶＡフォーム（ポリビニルアルコールフォーム）等のスポンジ状発泡素材によって構成している。具体的には、インクカートリッジ２内のインク保持材２５と同じ素材であるウレタンフォームによって構成している。そして、このインク吸収体３４を、フレーム３３のインク流路及び上記の開口窓部３８の全体に配設している。即ち、図３に示すように、開口窓部３８にてインク吸収体３４の表面をフレーム３３の外表面に露出させている。詳しくは、インク吸収体３４の表面をフレーム３３の外表面と面一に設けるか、この外表面を超えて外側に隆起させている。同様に、インク供給針１９の根本部分についても、フレーム端面と面一、若しくは、この端面よりも隆起させて設けている。
【００２７】
このように構成するため、本実施形態では、インク吸収体３４をフレーム３３内の内部空間より一回り大きい形状に作製している。そして、このインク吸収体３４を圧縮した状態でフレーム３３内に挿入し、挿入後に圧縮状態を解いて、その一部を開口窓部３８やフレーム３３の根本側端面よりもはみ出させている。このようにすることで、インク吸収体３４は、その復元力によってフレーム３３の内部空間全体に拡がった状態となり、密に配設することができる。なお、このインク吸収体３４において、開口窓部３８やフレーム３３の根本側端面よりも外側に過度にはみ出した部分については、削る等して適宜整形する。なお、このインク吸収体３４は、スポンジ状発泡素材に限らない。
【００２８】
次に、上記構成による作用、即ち、上記のインク供給針１９を用いたインクの供給について説明する。
【００２９】
図２に示したように、カートリッジホルダ３におけるベース部材上面にはインク供給針１９が立設している。そして、インクカートリッジ２をカートリッジホルダ３に装着するにあたっては、針挿入部２８を下側に向けた状態でインクカートリッジ２をカートリッジホルダ３の上方から下方に向けて押し込む。この押し込みにより、針挿入部２８の封止フィルム３０がインク供給針１９（先端部）によって破断される。そして、インクカートリッジ２の装着状態では、インク供給針１９は、その針先端部３６と針胴体部３５の一部とがインク保持材２５の内部に侵入する。
【００３０】
ここで、インク吸収体３４がインク供給針１９（フレーム３３）の外表面に露出しているため、図３に示すように、インク吸収体３４とインク保持材２５とが直接的に接触する。この接触によって、インク保持材２５の毛細管力が作用し、インク保持材２５側に保持されているインクを、インク吸収体３４側（インク供給針１９側）に効率よく吸収させることができる。その結果、インク吸収体３４内にインクが浸透し、インクカートリッジ２からインク供給針１９内へのインク供給が良好に行われ、記録ヘッド４にインクを円滑且つ確実に供給することができる。また、インク保持材２５におけるインク保持量が少なくなっても、毛細管力によりインクをインク供給針１９内に確実に供給することができる。
【００３１】
この場合において、本実施形態では、インクカートリッジ２内のインク保持材２５とインク供給針１９内のインク吸収体３４とが同じ素材（ウレタンフォーム）である。このため、インク保持材２５とインク吸収体３４との境界面であってもインクは円滑に流れる。この点でも、インク供給の確実性を高めることができる。そして、開口窓部３８の開口面積が充分に広いため、目詰まり等の問題も生じ難い。また、インク供給針１９の全体にインク吸収体３４が配設されているので、インク供給針１９内における気泡の発生を確実に防止できる。さらに、インク吸収体３４に保持されたインクが針根本部分のフィルタ１８を湿らすため、フィルタ１８の乾燥に起因する目詰まりも防止できる。
【００３２】
また、この種のプリンタ１では、出荷状態において保存液を記録ヘッド４やインク供給針１９内に充填するが、本実施形態ではインク供給針１９内にインク吸収体３４を有するので、保存液がインク供給針１９を通じて漏出してしまう不具合も防止することができる。同様に、運搬時に過度な振動が与えられても、インク吸収体３４によって液体を安定状態に維持できる。このため、ノズル開口等からの気泡の侵入を防止することができる。加えて、このインク吸収体３４自体がフィルタ１８としても機能する。即ち、インク吸収体３４の細孔よりも大きな異物については、インク吸収体３４によってインク供給針１９内への侵入を阻止される。
【００３３】
次に、本発明の変形例について説明する。図５は、開口窓部３８の構成を変えたインク供給針１９の外観を示しており、（ａ）はインク供給針１９の第２例の側面図、（ｂ）は第３例の側面図である。これらの図に示すように、第２例及び第３例のインク供給針１９は、針先端部３６には開口窓部を開設していない。その代わり、針胴体部３５（円筒部分）にそれぞれ開口窓部４１，４２を開設している。
即ち、第２例のインク供給針１９は、円形の開口窓部４１を散点させた状態で複数形成している。そして、インク流路内に配設されたインク吸収体３４の一部を、これらの開口窓部４１を通じてフレーム表面に露出させている。同様に、第３例のインク供給針１９では、長方形（スリット状）の開口窓部４２を針胴体部３５の周方向に等間隔で複数形成している。このインク供給針１９でも、インク流路内に配設されたインク吸収体３４の一部を、この開口窓部４２を通じてフレーム表面に露出させている。
そして、これら第２例及び第３例のインク供給針１９は、例えば、発泡原料をインク供給針１９の内部で発泡させることによって作製することができる。
【００３４】
これらのインク供給針１９でも、上記実施形態のインク供給針１９と同様の作用効果を奏する。簡単に説明すると、開口窓部４１，４２を通じてインク吸収体３４とインク保持材２５とが直接的に接触するので、インクを円滑且つ確実に供給することができる。また、インク吸収体３４自体がフィルタ１８としても機能するので、異物の針内への侵入を阻止する。さらに、開口窓部４１，４２の面積を充分に広く形成できるので、目詰まり等の不具合を防止することもできる。
【００３５】
加えて、これらのインク供給針１９では、円錐状の針先端部３６に開口部が形成されていないので、当該部分の剛性を上記実施形態のインク供給針１９より高めることができる。これにより、インクカートリッジ２の封止フィルム３０（図３参照）を確実に破断することができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、インク吸収体３４とインク保持材２５とが直接的に接触する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、インク供給針１９の周辺がインク流路５１になっているインクカートリッジ２であってもよい。
【００３７】
なお、本発明は、プリンタに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種の記録装置に用いる記録ヘッドユニットにも適用可能である。また、本発明は、記録装置以外の液体噴射装置に用いる液体噴射ヘッドユニットにも適用できる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極製造装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置、極く少量の試料溶液を正確な量供給するマイクロピペット用の液体噴射ヘッドユニットにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリンタの斜視図である。
【図２】インクカートリッジの装着状態を示す概略側断面図である。
【図３】針挿入部を示す概略拡大図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、インク供給針の第１例の側面図及び平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、インク供給針の第２例及び第３例の側面図及び平面図である。
【図６】インクカートリッジの他の例を示す概略側断面図である。
【符号の説明】
１…プリンタ，２…インクカートリッジ，３…カートリッジホルダ，４…記録ヘッド，５…キャリッジ，６…記録紙，７…案内軸，８…パルスモータ，９…駆動プーリ，１０…遊転プーリ，１１…タイミングベルト，１２…紙送りローラ，１３…紙送りモータ，１６…収納室，１７…ベース部材，１８…フィルタ，１９…インク供給針，２０…ヘッド取付部，２１…集束流路，２４…ケース，２５…インク保持材，２６…隔壁，２７…収容室，２８…針挿入部，２９…Ｏリング，３０…封止フィルム，３３…フレーム，３４…インク吸収体，３５…針胴体部，３６…針先端部，３７…拡開部，３８…扇状開口窓部，４１…円形開口窓部，４２…スリット状開口窓部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid ejecting head unit capable of ejecting various liquids, and a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head unit. In particular, the structure of a liquid supply needle for supplying a liquid to the liquid ejecting head unit from outside is improved. About what you did.
[0002]
[Prior art]
Various liquid ejecting heads capable of ejecting liquid in the form of liquid droplets have been proposed. For example, an ink jet recording head used for an image recording apparatus such as a printer, a color material ejection head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL (Electro Luminescence) display, and an electrode formation such as a FED (surface emitting display). There has been proposed an electrode material ejecting head used for the above, and a biological organic matter ejecting head used for producing a biochip (biochemical element).
[0003]
This liquid ejecting head constitutes a liquid ejecting head unit together with a cartridge holder and the like. For example, in the case of an ink jet recording apparatus having an ink jet recording head, the recording head is attached to a carriage having a cartridge holder. An ink supply needle (a type of liquid supply needle) is attached to the cartridge holder. When the ink cartridge is mounted on the cartridge holder, the ink supply needle is inserted into the needle insertion portion of the ink cartridge. Thus, the liquid ink stored in the ink cartridge is supplied to the recording head through the ink supply needle.
[0004]
In such a configuration in which the ink in the cartridge is supplied to the recording head through the ink supply needle, there is a possibility that a phenomenon called multi-nozzle omission (spot omission) due to bubbles may occur. That is, the insertion of the ink supply needle causes air to easily enter the needle insertion portion of the cartridge, and the entered air is likely to enter the ink supply needle along with the flow of ink. When the volume of the air is small, the air does not move by cleaning or printing and stays on the filter arranged on the root side of the ink supply needle. However, if the ink stays for a long period of time, the gas and water dissolved in the ink grow together with the evaporated one. In addition, when the cartridge is replaced, the size gradually increases due to, for example, merging with air newly taken into the needle. Then, the excessively large air bubbles can easily get on the flow of the ink, so that the air bubbles are more likely to move toward the recording head. When the bubbles move, the flow path in the recording head is filled with the bubbles, and a plurality of nozzles are missing during printing. That is, no ink droplet is ejected from many nozzle openings.
[0005]
Various techniques have been proposed for preventing this multiple nozzle omission. One of them is to arrange a porous material inside the ink supply needle. In this configuration, a porous material is provided in the internal space of the ink supply needle, and the internal space and the outside of the needle are communicated by an extremely thin ink guide hole (for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-329332 (page 3, FIG. 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of liquid ejecting apparatus, it is important to smoothly supply the liquid from the cartridge into the liquid supply needle in order to maintain good liquid ejection.
Here, in the above-mentioned conventional technology, the internal space of the ink supply needle and the outside of the needle are communicated by the ink guide hole. However, since the guide hole is configured as a simple pore, a problem occurs in ink supply. May be lost. For example, if foreign matter or agglomerated pigment components in the ink enter the guide hole, clogging may occur. This problem may also occur when a liquid other than ink is ejected.
[0008]
The present invention has been proposed in view of such circumstances, and an object of the present invention is to supply a liquid from a liquid cartridge to a liquid supply needle satisfactorily and supply a sufficient amount of liquid to a liquid ejecting head. An object of the present invention is to provide a liquid ejecting head unit and a liquid ejecting apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object, and has a cartridge holder capable of mounting a liquid cartridge, a carriage having a liquid supply needle inserted into a needle insertion portion of the cartridge, and a liquid supply attached to the carriage. A liquid ejecting head unit having a liquid ejecting head capable of ejecting liquid supplied through a needle,
A hollow needle-shaped frame having the liquid supply needle, a cylindrical needle body, and a conical needle tip that is continuous with the tip of the body, and a liquid flow path provided therein; And a porous absorber disposed in the flow path,
An opening window communicating with the outer space and the liquid flow path is opened in the frame, and a part of the porous absorber is exposed on the outer surface of the frame by disposing the porous absorber also in the opening window. It is characterized by.
In the above invention, the opening window is preferably provided at the needle tip or the needle body, and the urethane foam is preferably used as the porous absorber.
Note that "exposed on the outer surface of the frame" refers to a state in which the outer surface of the porous absorber is provided flush with the outer wall surface of the frame, and a state in which the outer surface is provided protruding outside the outer wall surface. Means
[0010]
According to these inventions, since a part of the porous absorber disposed in the liquid supply needle is exposed to the outer surface of the frame through the opening window, the liquid supply needle is inserted into the needle insertion portion of the liquid cartridge. Then, the surface of the porous absorber comes into direct contact with the liquid. As a result, the capillary force of the porous absorber acts, and the contacted liquid is absorbed into the porous absorber. As a result, the liquid permeates into the porous absorber, the liquid is supplied from the liquid cartridge into the liquid supply needle satisfactorily, and the liquid can be smoothly and reliably supplied to the liquid ejecting head. In addition, since the opening window can be made sufficiently large, clogging hardly occurs even if the liquid constituent components aggregate, and the liquid can be supplied reliably also in this regard.
[0011]
In the above invention, the liquid cartridge includes a liquid holding member capable of holding a liquid in an internal space, and a part of the liquid holding member is disposed in the needle insertion portion.
It is preferable that the porous absorbent and the liquid holding member be brought into contact with each other through the opening window by inserting the liquid supply needle.
According to the present invention, by inserting the liquid supply needle into the needle insertion portion, the porous absorber directly contacts the liquid holding member. Thus, the liquid held by the liquid holding member can be efficiently supplied into the liquid supply needle by the capillary force of the porous absorber. Furthermore, even if the liquid holding amount of the liquid holding member decreases, the liquid can be reliably supplied into the liquid supply needle by the capillary force.
[0012]
In the above invention, the liquid supply needle has a hollow expanded portion that expands to a side separated from the body portion at a root of the body portion, and the porous absorbent body is exposed at an end face of the expanded portion. Is preferred to be brought into contact with the filter.
According to the present invention, drying of the filter is prevented by the liquid held in the porous absorber. Thereby, clogging of the filter due to drying of the liquid can be prevented, and the supply of the liquid can be performed smoothly and reliably.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an ink jet printer (hereinafter, simply referred to as a printer), which is a type of liquid ejecting apparatus, will be described as an example.
[0014]
The printer 1 illustrated in FIG. 1 includes a carriage 5 provided with a cartridge holder 3 capable of holding an ink cartridge 2 above a base member and a recording head 4 attached below the base member, and the carriage 5 in a main scanning direction. A head scanning mechanism that moves in the (paper width direction), a paper feeding mechanism that transports the recording paper 6 in a paper feeding direction (sub-scanning direction) orthogonal to the main scanning direction, and the like are provided.
[0015]
The above-described head scanning mechanism includes a guide shaft 7 provided as a guide member in a housing, a pulse motor 8 disposed on one of the right and left sides (the right side in FIG. 1) of the housing, and a rotation shaft of the pulse motor 8. Drive pulley 9, idler pulleys 10 disposed on the other side (left side in FIG. 1) of the housing, and these drive pulleys 9 and idler pulleys 10 are wound around and connected to the carriage 5. It has a timing belt 11 and the like. In this head scanning mechanism, the control unit (not shown) controls the pulse motor 8 so that the carriage 5 moves in the paper width direction along the guide shaft 7. That is, the recording head 4 moves in the main scanning direction.
The paper feed mechanism has a paper feed roller 12 for transporting the recording paper 6 in the paper feed direction, and a paper feed motor 13 serving as a drive source of the paper feed roller 12. In this paper feed mechanism, the control unit controls the paper feed motor 13 to transfer the recording paper 6 in the paper feed direction.
[0016]
The carriage 5 and the recording head 4 constitute a liquid ejecting head unit according to the present invention. As shown in FIG. 2, the cartridge holder 3 provided in the carriage 5 is a box-shaped member having an open top surface on which the ink cartridge 2 can be mounted, and defines a storage chamber 16 for mounting the ink cartridge 2. An ink supply needle 19 is attached to an upper surface of a base member 17 constituting a bottom of the storage chamber 16 with a stainless mesh filter 18 interposed therebetween. The ink supply needle 19 will be described later in detail.
A block-shaped head mounting portion 20 is provided on the lower surface of the base member 17 so as to protrude downward, and inside the head mounting portion 20, a focusing flow path 21 for focusing toward the recording head 4 is provided. The recording head 4 is mounted on the front end surface (lower surface) of the head mounting portion 20. Then, the ink flowing through the ink supply needle 19 is supplied to the recording head 4 through the focusing channel 21.
[0018]
The recording head 4 is a kind of the liquid ejecting head of the present invention. In the present embodiment, a recording head having a so-called bending vibration mode piezoelectric vibrator is used. Explaining briefly the structure, the recording head 4 is schematically constituted by an actuator unit and a channel unit. In the actuator unit, for example, a part of a pressure chamber is partitioned by a diaphragm, and a piezoelectric vibrator is provided on the surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber. Further, the flow path unit, for example, a reservoir as a common ink chamber and a nozzle opening provided for each pressure chamber, a supply-side communication port that communicates one end of the pressure chamber with the reservoir, and the other end of the pressure chamber. And a nozzle-side communication port communicating with the nozzle opening.
[0019]
In the recording head 4, a plurality of individual ink flow paths from the reservoir to the nozzle openings through the pressure chambers are formed corresponding to the piezoelectric vibrators. The ink that has passed through the focusing channel 21 is first stored in a reservoir, and fills each individual ink channel from the reservoir. When an ink droplet is ejected from the nozzle opening, the volume of the pressure chamber is changed by bending and deforming the piezoelectric vibrator to cause a pressure change in the ink in the pressure chamber.
The recording head 4 is not limited to one using a piezoelectric vibrator as a pressure generating element, but may be one using a heating element, a magnetostrictive element, or the like.
[0020]
The ink cartridge 2 has a box-shaped case 24 made by molding, for example, a thermoplastic plastic or the like, and contains an ink holding material 25 in the case 24. The inside of the illustrated case 24 is partitioned into a plurality of storage chambers 27 by a partition wall 26, and the ink holding material 25 is stored in each of the storage chambers 27. The ink holding member 25 is a liquid holding member of the present invention, and absorbs and holds liquid ink. As the ink holding material 25, for example, a sponge-like foam material is suitably used. In this embodiment, urethane foam is used. Then, the ink holding material 25 is inserted into the storage chamber 27 in a compressed state, and is disposed in a state of being spread over the entire storage chamber by releasing from the compressed state.
[0021]
A needle insertion section 28 into which the ink supply needle 19 is inserted is provided on the bottom surface of the ink cartridge 2. As shown in FIG. 3, the needle insertion portion 28 is formed, for example, as a cylindrical portion, and is formed outward from the bottom surface of the cartridge. An O-ring 29 is provided on the inner peripheral surface of the needle insertion portion 28 near the distal end. When the ink cartridge 2 is mounted, the O-ring 29 adheres to the outer peripheral surface of the ink supply needle 19 in a liquid-tight manner, and prevents the ink stored in the ink cartridge 2 from leaking out of the cartridge.
A part of the ink holding member 25 is also provided in the needle insertion portion 28. Therefore, the ink supply needle 19 enters the inside of the ink holding material 25 at the time of insertion. In the present embodiment, an insertion hole or a cut (both not shown) is formed on the ink holding member 25 side in order to make it easy for the ink supply needle 19 to enter the ink holding member 25.
Further, when the ink cartridge 2 is not used, the tip end surface of the needle insertion section 28 is covered with a sealing film 30 to prevent the stored liquid from evaporating. As the sealing film 30, a thin resin film that can be broken is suitably used, and is broken by the ink supply needle 19 when the cartridge is mounted.
The ink cartridge 2 may be formed of a colorless transparent, colored transparent, or translucent plastic so that the ink inside can be visually recognized.
[0022]
Next, the ink supply needle 19 will be described in detail. FIGS. 4A and 4B show the appearance of a first example of an ink supply needle 19 in which a porous absorber is densely arranged, wherein FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a plan view. The illustrated ink supply needle 19 is schematically constituted by a hollow frame 33 and an ink absorber 34 provided in the frame 33.
[0023]
The frame 33 has a cylindrical needle body 35 (intermediate portion, peripheral wall), a conical needle tip 36 provided continuously at the tip of the needle body 35, and a base of the needle body 35. And a hollow expanding portion 37 that expands to a side separated from the needle body portion 35. The space inside the frame 33 functions as an ink flow path (a type of liquid flow path of the present invention) through which ink flows.
[0024]
In the frame 33, a substantially fan-shaped opening window 38 is formed on the tapered surface of the needle tip 36 so as to penetrate the inside. The opening window 38 of the present embodiment has a fan shape with a central angle of 60 degrees, and has a shape in which the arc on the needle body portion side is longer than the arc on the needle tip side. The opening window 38 is formed in such a fan shape in order to secure necessary strength of the ink supply needle 19. That is, since the ink supply needle 19 breaks the sealing film 30 of the ink cartridge 2, the ink supply needle 19 needs to have enough strength to break the sealing film 30. By forming the opening window portion 38 in such a fan shape, necessary strength at the needle tip portion 36 can be secured. Also, the opening window 38 can be relatively large.
[0025]
In the present embodiment, a pair of these opening windows 38 are formed at point-symmetric positions centered on the needle tip (apex). The outer space and the inner space (ink flow path) of the frame 33 communicate with each other through the opening window 38. As described above, in the configuration in which the pair of the opening windows 38 is formed, the central angle of the fan-shaped window is in a range of 30 degrees or more and 90 degrees or less in consideration of the strength of the needle tip 36 and the balance of the area of the opening window 38. It is preferable to set The needle tip 36 is not limited to a conical shape. For example, polygonal pyramids such as triangular pyramids and quadrangular pyramids may be used.
[0026]
The ink absorber 34 is a kind of the porous absorber of the present invention, and moves the ink in the ink cartridge 2 efficiently by the capillary phenomenon. In the present embodiment, the ink absorber 34 is formed of a sponge-like foam material such as urethane foam or PVA foam (polyvinyl alcohol foam). Specifically, it is formed of urethane foam which is the same material as the ink holding material 25 in the ink cartridge 2. The ink absorber 34 is provided on the entire ink flow path of the frame 33 and the opening window 38. That is, as shown in FIG. 3, the surface of the ink absorber 34 is exposed to the outer surface of the frame 33 at the opening window 38. Specifically, the surface of the ink absorber 34 is provided flush with the outer surface of the frame 33 or protrudes outward beyond the outer surface. Similarly, the root portion of the ink supply needle 19 is provided flush with the end face of the frame or higher than the end face.
[0027]
For this configuration, in the present embodiment, the ink absorber 34 is formed in a shape that is slightly larger than the internal space in the frame 33. Then, the ink absorber 34 is inserted into the frame 33 in a compressed state, and after the insertion, the compressed state is released and a part thereof is protruded from the opening window 38 or the end face on the root side of the frame 33. By doing so, the ink absorbers 34 are spread over the entire internal space of the frame 33 by the restoring force, and can be densely arranged. In the ink absorber 34, portions that excessively protrude outside the opening windows 38 and the root-side end surface of the frame 33 are appropriately shaped by shaving or the like. The ink absorber 34 is not limited to a sponge-like foam material.
[0028]
Next, the operation of the above configuration, that is, the supply of ink using the ink supply needle 19 will be described.
[0029]
As shown in FIG. 2, an ink supply needle 19 is provided upright on the upper surface of the base member of the cartridge holder 3. When mounting the ink cartridge 2 in the cartridge holder 3, the ink cartridge 2 is pushed downward from above the cartridge holder 3 with the needle insertion section 28 facing downward. By this pushing, the sealing film 30 of the needle insertion section 28 is broken by the ink supply needle 19 (tip). When the ink cartridge 2 is mounted, the tip 36 of the ink supply needle 19 and a part of the needle body 35 enter the ink holding member 25.
[0030]
Here, since the ink absorber 34 is exposed on the outer surface of the ink supply needle 19 (frame 33), the ink absorber 34 and the ink holding material 25 come into direct contact as shown in FIG. By this contact, the capillary force of the ink holding member 25 acts, and the ink held on the ink holding member 25 side can be efficiently absorbed on the ink absorber 34 side (ink supply needle 19 side). As a result, the ink penetrates into the ink absorber 34, the ink is supplied from the ink cartridge 2 into the ink supply needle 19 satisfactorily, and the ink can be supplied to the recording head 4 smoothly and reliably. Further, even if the amount of ink held in the ink holding material 25 is reduced, the ink can be reliably supplied into the ink supply needle 19 by the capillary force.
[0031]
In this case, in the present embodiment, the ink holding material 25 in the ink cartridge 2 and the ink absorber 34 in the ink supply needle 19 are made of the same material (urethane foam). Therefore, even at the boundary between the ink holding member 25 and the ink absorber 34, the ink flows smoothly. Also in this respect, the reliability of ink supply can be improved. Further, since the opening area of the opening window portion 38 is sufficiently large, problems such as clogging hardly occur. In addition, since the ink absorber 34 is provided on the entire ink supply needle 19, the generation of bubbles in the ink supply needle 19 can be reliably prevented. Further, since the ink held by the ink absorber 34 moistens the filter 18 at the root of the needle, clogging due to drying of the filter 18 can be prevented.
[0032]
In the printer 1 of this type, the storage liquid is filled into the recording head 4 and the ink supply needle 19 in a shipping state. In the present embodiment, the storage liquid is filled in the ink supply needle 19 since the storage liquid is filled. The problem of leakage through the ink supply needle 19 can also be prevented. Similarly, even if excessive vibration is applied during transportation, the liquid can be maintained in a stable state by the ink absorber 34. For this reason, it is possible to prevent air bubbles from entering from the nozzle openings and the like. In addition, the ink absorber 34 itself also functions as the filter 18. That is, foreign matters larger than the pores of the ink absorber 34 are prevented from entering the ink supply needle 19 by the ink absorber 34.
[0033]
Next, a modified example of the present invention will be described. 5A and 5B show the appearance of the ink supply needle 19 in which the configuration of the opening window portion 38 is changed. FIG. 5A is a side view of the second example of the ink supply needle 19, and FIG. 5B is a side view of the third example. It is. As shown in these figures, the ink supply needles 19 of the second and third examples do not have an opening window at the needle tip 36. Instead, opening windows 41 and 42 are opened in the needle body 35 (cylindrical portion), respectively.
That is, a plurality of the ink supply needles 19 of the second example are formed in a state where the circular opening windows 41 are scattered. Then, a part of the ink absorber 34 provided in the ink flow path is exposed on the frame surface through these opening windows 41. Similarly, in the ink supply needle 19 of the third example, a plurality of rectangular (slit-shaped) opening windows 42 are formed at regular intervals in the circumferential direction of the needle body 35. In the ink supply needle 19 as well, a part of the ink absorber 34 disposed in the ink flow path is exposed on the frame surface through the opening window 42.
The ink supply needles 19 of the second and third examples can be manufactured by, for example, foaming a foaming material inside the ink supply needle 19.
[0034]
These ink supply needles 19 also have the same functions and effects as the ink supply needles 19 of the above embodiment. In brief, since the ink absorber 34 and the ink holding member 25 are in direct contact with each other through the opening windows 41 and 42, the ink can be supplied smoothly and reliably. In addition, since the ink absorber 34 itself also functions as the filter 18, foreign matter is prevented from entering the needle. Further, since the areas of the opening windows 41 and 42 can be formed sufficiently large, problems such as clogging can be prevented.
[0035]
In addition, in these ink supply needles 19, since no opening is formed in the conical needle tip portion 36, the rigidity of the portion can be made higher than that of the ink supply needle 19 of the above embodiment. Thereby, the sealing film 30 (see FIG. 3) of the ink cartridge 2 can be reliably broken.
[0036]
Further, in the above embodiment, the configuration in which the ink absorber 34 and the ink holding material 25 are in direct contact has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 6, the ink cartridge 2 in which the periphery of the ink supply needle 19 is an ink flow path 51 may be used.
[0037]
The present invention is not limited to a printer, and can be applied to a print head unit used for various printing apparatuses such as a plotter, a facsimile machine, and a copying machine. Further, the present invention can be applied to a liquid ejecting head unit used for a liquid ejecting apparatus other than the recording apparatus. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode manufacturing apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or an FED (surface emitting display), and a chip for manufacturing a biochip (biochemical element). The present invention is also applicable to a liquid ejecting head unit for a micropipette that supplies an accurate amount of a very small amount of sample solution to a manufacturing apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a printer.
FIG. 2 is a schematic side sectional view showing a mounted state of an ink cartridge.
FIG. 3 is a schematic enlarged view showing a needle insertion section.
FIGS. 4A and 4B are a side view and a plan view of a first example of an ink supply needle.
FIGS. 5A and 5B are a side view and a plan view of a second example and a third example of an ink supply needle, respectively.
FIG. 6 is a schematic side sectional view showing another example of the ink cartridge.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer, 2 ... Ink cartridge, 3 ... Cartridge holder, 4 ... Recording head, 5 ... Carriage, 6 ... Recording paper, 7 ... Guide shaft, 8 ... Pulse motor, 9 ... Driving pulley, 10 ... Idling pulley, 11 ... Timing belt, 12 ... Paper feed roller, 13 ... Paper feed motor, 16 ... Storage chamber, 17 ... Base member, 18 ... Filter, 19 ... Ink supply needle, 20 ... Head mounting part, 21 ... Focusing flow path, 24 ... Case, 25: ink holding material, 26: partition, 27: accommodation chamber, 28: needle insertion part, 29: O-ring, 30: sealing film, 33: frame, 34: ink absorber, 35: needle body, 36: needle tip, 37: expanding part, 38: fan-shaped opening window, 41: circular opening window, 42: slit-shaped opening window
