JP2005132035A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 融着封止した洗浄用配管の再利用を可能にすることである。
【解決手段】 インクジェットヘッドには、インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップと、インクジェットヘッドチップの側部に取り付けられ、インクをインクジェットヘッドチップにまで導くマニホールドとが備えられている。マニホールドには、インクジェットヘッドチップにインクを供給するインク流路と、インク流路内を洗浄するために、インク流路に連通して、外方に向かって延出する洗浄用配管が備えられている。この洗浄用配管は融着封止及び封止解除切断が少なくとも一回行える長さに形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、インクジェットヘッドに係り、特にインクをフィルタで濾過して吐出するインクジェットヘッドに関する。

従来より、用紙やプラスチック薄板等の記録媒体にインクを吐出して所定の画像を記録するインクジェットプリンタが提案され、実用化されている。インクジェットプリンタは、ノズル（インクの吐出口）を有するインクジェットヘッドを備えており、かかるインクジェットヘッドを所定の方向に移動させながら吐出口から記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体に所定の画像を記録している。

このようなインクジェットヘッドにおいては、インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップと、インクジェットヘッドチップの側部に取り付けられ、インクをインクジェットヘッドチップにまで導くマニホールドとが設けられている。このマニホールドには、インクジェットヘッドを組み立てて使用するまでの間に、内部に進入した埃などのゴミを洗浄する洗浄用配管が設けられている。洗浄用配管は、インクジェットヘッドが使用されるまでの間、マニホールド内部に連通しているが、洗浄後においては融着封止されるために洗浄できないようになっている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−３１５３４１号公報

近年、インクジェットヘッドの組立直後だけでなく、メンテナンス時やリサイクル時においても、マニホールド内部の洗浄が必要となっているために、一旦融着封止した洗浄用配管を再利用することが望まれている。

本発明の課題は、融着封止した洗浄用配管の再利用を可能にすることである。

請求項１記載の発明におけるインクジェットヘッドは、
インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップと、
前記インクジェットヘッドチップの側部に取り付けられ、インクを前記インクジェットヘッドチップにまで導くマニホールドとを備え、
前記マニホールドは、
前記インクジェットヘッドチップにインクを供給するインク流路と、
前記インク流路内を洗浄するために、前記インク流路に連通して、外方に向かって延出する洗浄用配管を備え、
前記洗浄用配管は融着封止及び封止解除切断が少なくとも一回行える長さに形成されていることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、洗浄用配管が、融着封止及び封止解除切断が少なくとも一回行える長さに形成されているので、洗浄用配管の融着封止された部分を切断して封止を解除することができ、洗浄用配管の再利用が可能となる。

本発明によれば、洗浄用配管の融着封止された部分を切断して封止を解除することができ、洗浄用配管の再利用が可能となる。

以下に本実施形態について図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
まず図１を参照して、本実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について説明する。図１はインクジェットプリンタの全体構成図である。

インクジェットプリンタ１は、記録媒体Ｐに対してインクを吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録するものである。インクジェットプリンタ１には、図示しない搬送手段が備わっており、この搬送手段が記録媒体Ｐを、図１における記録領域Ｃを通過させながら主走査方向Ａと直交した副走査方向に搬送するようになっている。

記録領域Ｃの上方には、主走査方向Ａに沿って延在するキャリッジレール２が配置されていて、このキャリッジレール２には、キャリッジレール２によって案内されるキャリッジ３が移動自在に設けられている。

キャリッジ３は、記録媒体Ｐに対してインクを吐出するインクジェットヘッド４を搭載し、キャリッジレール２に沿ってホームポジション領域Ｂからメンテナンス領域Ｄにかけて矢印Ａ方向に移動するようになっている。

本実施形態に係るインクジェットプリンタ１では、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のインクを吐出できるよう、合計で４個のインクジェットヘッド４がキャリッジ３に設置されている。本実施形態においては、２個のインクジェットヘッド４，４が前後方向に１列に配置されていて、この前後に並んだインクジェットヘッド４，４の中央の両側方にその他の２個のインクジェットヘッド４，４が配置されている。

これら各インクジェットヘッド４には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクを貯蔵するインクタンク５が、それぞれインク供給用ポンプ（図示省略）及びインク供給管６を介して連結されている。つまり、インクタンク５内のインクは、インク供給管６によって各インクジェットヘッド４に供給されるようになっている。

メンテナンス領域Ｄには、インクジェットヘッド４に対してメンテナンスを行うメンテナンスユニット７が設けられている。このメンテナンスユニット７には、インクジェットヘッド４の吐出面を覆って、吐出口内のインクを吸引するための複数の吸引キャップ８と、吐出面に付着したインクを拭き取る清掃ブレード９と、インクジェットヘッド４から空吐出されたインクを受けるインク受器１０と、吸引ポンプ１１と、廃インクタンク１２とが設けられている。

吸引キャップ８は吸引ポンプ１１を介して廃インクタンク１２と連通しており、メンテナンス動作時には上昇してインクジェットヘッド４の吐出面を覆うようになっている。吸引キャップ８，８，…は、上述のように上昇した時に全てのインクジェットヘッド４の吐出面を覆うことができるよう、各インクジェットヘッド４に対応するように４個配列されている。
吸引ポンプ１１はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成されていて、吸引キャップ８が吐出面を覆った状態で作動することにより、吐出口からインクジェットヘッド４内部のインクを異物とともに吸引するための吸引力を発生するようになっている。

ホームポジション領域Ｂには、インクジェットヘッド４を保湿する保湿ユニット１３が設けられている。保湿ユニット１３には、インクジェットヘッド４が待機状態にあるとき、吐出面を覆うことでインクジェットヘッド４のインクを保湿する４個の保湿キャップ１４が設けられている。これら４個の保湿キャップ１４，１４，…は、４個のインクジェットヘッド４の吐出面を同時に覆うことができるよう、インクジェットヘッド４の配列に対応して配列される。

制御部は、ＣＰＵ（中央演算装置）と、メモリとを有して構成され、インクジェットプリンタ１の各構成要素を制御するようになっている。メモリには、記録媒体Ｐに形成する画像のデータや、インクジェットプリンタ１の各構成要素を制御するためのプログラムが記憶されており、このメモリ内の画像データやプログラムに基づいて各構成要素に制御信号を送信するようになっている。

次に、図２〜図５を参照してインクジェットヘッド４について説明する。
図２は本実施形態のインクジェットヘッド４の分解斜視図であり、この図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド４には、インクを吐出する２枚のインクジェットヘッドチップ（以下「ヘッドチップ」と称す。）４１が重ねて設けられている。ヘッドチップ４１は長尺な外形をしていて、その下端面（吐出面）には多数の吐出口が配列されている。また、重ねられた２枚のヘッドチップ４１のそれぞれの外側面には略方形状のインク供給口４３が設けられていて、インク供給口４３と吐出口とがインク流路（図示略）を介して連通するようになっている。インク流路の一部は圧力室を形成しており、図示しない圧電素子の作用により圧力を変動させて、インク滴を吐出口から吐出させる構造になっている。そして、ヘッドチップ４１には、各圧電素子に対して制御部からの制御信号を送信する２組のヘッド駆動基板４６のそれぞれが、フレキシブル配線板４７を介して各圧電素子に接続されている。

２枚のヘッドチップ４１の両側部には、外部からのインクをヘッドチップ４１に供給する２組のマニホールド４８ａ，４８ｂが取り付けられている。図３及び図４は、２組のマニホールド４８ａ，４８ｂのそれぞれの斜視図である。図３及び図４に示すように、マニホールド４８ａ，４８ｂのヘッドチップ４１に対峙する面には、インク供給口４３に連結されてインクを供給するための連結部４９ａ，４９ｂが設けられている。この連結部４９ａ，４９ｂは、インク供給口４３と略同形状に外形が形成されていて、その内部には、インク流路となる第１凹部４９１ａ，４９１ｂが設けられている。また、連結部４９ａ，４９ｂには、第１凹部４９１ａ，４９１ｂを上下方向に分割しながら、分割された第１凹部４９１ａ，４９１ｂの上側部分と下側部分との連通を確保する分割壁４９２ａ，４９２ｂが、水平に沿うように板状に形成されている。また、連結部４９ａ，４９ｂの後側上部には、略Ｌ字状に形成された遮断壁４９３ａ，４９３ｂが設けられており、この遮断壁４９３ａ，４９３ｂによって第１凹部４９１ａ，４９１ｂから遮断される第２凹部４９４ａ，４９４ｂが形成されている。
また、連結部４９ａ，４９ｂの後方には、第１凹部４９１ａ，４９１ｂ及び第２凹部４９４ａ，４９４ｂから遮断された第３凹部５０ａ，５０ｂが設けられている。

マニホールド４８ａ，４８ｂの前端部には、第１凹部４９１ａ，４９１ｂの下側部分に連通して、第１凹部４９１ａ，４９１ｂ内にインクを注入する注入口４８１ａ，４８１ｂが設けられている。この注入口４８１ａ，４８１ｂの上方には、第１凹部４９１ａ，４９１ｂの上側部分に連通する第１連通口４８２ａ，４８２ｂが設けられている。これら注入口４８１ａ，４８１ｂ及び第１連通口４８２ａ，４８２ｂは、注入口４８１ａ，４８１ｂの方が前方に位置するように前後方向にずれている。そして、注入口４８１ａ，４８１ｂの前下方には、インクを受けて注入口４８１ａ，４８１ｂに案内するインク受け部４８３ａ，４８３ｂが略水平に設けられており、第１連通口４８２ａ，４８２ｂの前下方には、第１連通口４８２ａ，４８２ｂの第１床部４８４ａ，４８４ｂが略水平に延出している。この第１床部４８４ａ，４８４ｂ及びインク受け部４８３ａ，４８３ｂにおけるヘッドチップ４１の反対側には、垂直な第１側壁４８５ａ，４８５ｂが形成されている。

マニホールド４８ａ，４８ｂの後端部には、第３凹部５０ａ，５０ｂに連通して、インク流路内部を洗浄するための洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂが、外方に向けて延出するように設けられている。この洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂは、インクジェットヘッド４の組立直後にインク流路内部を洗浄するものであるために、洗浄が施されたあとには融着封止されるようになっている。そして、メンテナンス時やリサイクル時においても再度この洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂを利用してインク流路内部を洗浄する場合に備えて、融着封止された部分を切断して開封（封止解除切断）できるようになっている。したがって、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの長さは、少なくとも一回融着封止及び封止解除切断が行えるように設定されている。詳細に説明すると、一回の融着封止及び封止解除切断に必要な長さをＬとすれば、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの長さは少なくともＬ以上に設定されている。また、１つのインクジェットヘッド４に対して最低限必要な洗浄回数が設定されている場合には、その洗浄回数をＮとすれば、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの長さはＬ×Ｎ以上に設定されている。ここで、マニホールド４８ａ，４８ｂが樹脂で形成されている場合の一回の融着封止及び封止解除切断に必要な長さＬは１〜２ｍｍの範囲内の値である。
また、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの孔の断面積は、大きすぎるとデッドスペースとなるために小さい方がよいが、小さすぎると洗浄効率が落ちるために、０．２〜２．０ｍｍ²の範囲の値であることが好ましい。その際の洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの樹脂部分の断面積は、孔の断面積の１〜３倍であることが好ましい。

洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの上方には、第２凹部４９４ａ，４９４ｂに連通する第２連通口４８７ａ，４８７ｂが設けられている。第２連通口４８７ａ，４８７ｂの後下方には、第２連通口４８７ａ，４８７ｂの第２床部４８８ａ，４８８ｂが略水平に延出している。この第２床部４８８ａ，４８８ｂにおけるヘッドチップ４１の反対側には、垂直な第２側壁４８９ａ，４８９ｂが形成されている。

そして、マニホールド４８ａ，４８ｂの前端部及び後端部には、ヘッドチップ４１を挟んで固定するための係合片４９０ａ，４９０ｂが設けられていて、一方のマニホールド４８ａの係合片４９０ａと他方のマニホールド４８ｂの係合片４９０ｂとが係合することで、２組のマニホールド４８ａ，４８ｂがヘッドチップ４１に取り付けられるようになっている。

マニホールド４８ａ，４８ｂの連結部４９ａ，４９ｂには、第１凹部４９１ａ，４９１ｂ及び第２凹部４９４ａ，４９４ｂを覆って、分割壁４９２ａ，４９２ｂ及び遮断壁４９３ａ，４９３ｂに接触するフィルタ５１ａ，５１ｂ（図３及び図４では点線で表示）が設けられる。このフィルタ５１ａ，５１ｂは、マニホールド４８ａ，４８ｂがヘッドチップ４１に取り付けられると、ヘッドチップ４１のインク供給口４３を覆うようになっている。ここで、インク供給口４３とフィルタ５１ａ，５１ｂの間には隙間５２ａ，５２ｂ（図６参照）があって、この隙間５２ａ，５２ｂは、フィルタ５１ａ，５１ｂによって濾過されたインクをインク供給口４３まで導くインク流路となる。

ヘッドチップ４１の下部には、図２に示すように、吐出面が露出するようにマニホールド４８ａ，４８ｂ及びヘッドチップ４１を保持する図示しない保持板が取り付けられている。

また、インクジェットヘッド４には、図２に示すように、上記したヘッドチップ４１、マニホールド４８ａ，４８ｂ、ヘッド駆動基板４６、保持板などのインクジェットヘッド４の構成要素が取り付けられ固定される筐体フレーム５４が設けられており、この筐体フレーム５４は図示しないカバーによって覆われている。

図５は筐体フレーム５４の下面図であり、この筐体フレーム５４の下端部には、マニホールド４８ａ，４８ｂの両側部を覆う２枚の側板５５が形成されている。そして、筐体フレーム５４の前端部には、マニホールド４８ａ，４８ｂのインク受け部４８３ａ，４８３ｂの前端部に密着する第１密着壁５６と、第１密着壁５６の後方で、マニホールド４８ａ，４８ｂの第１床部４８４ａ，４８４ｂの前端部に密着する第２密着壁５７とが、２枚の側板５５の間に設けられている。第１密着壁５６及び第２密着壁５７の両端と側板５５との間には、マニホールド４８ａ，４８ｂの第１側壁４８５ａ，４８５ｂが進入できるだけの間隔Ｈ１が形成されていて、この間隔Ｈ１内に第１側壁４８５ａ，４８５ｂが進入すると、第１密着壁５６及び第２密着壁５７の両端に第１側壁４８５ａ，４８５ｂが密着するようになっている。

また、筐体フレーム５４の後端部には、マニホールド４８ａ，４８ｂの第２床部４８８ａ，４８８ｂの後端部に密着する第３密着壁５８が、２枚の側板５５の間に設けられている。第３密着壁５８の両端と側板５５との間には、マニホールド４８ａ，４８ｂの第２側壁４８９ａ，４８９ｂが進入できるだけの間隔Ｈ２が形成されていて、この間隔Ｈ２内に第２側壁４８９ａ，４８９ｂが進入すると、第３密着壁５８の両端に第２側壁４８９ａ，４８９ｂが密着するようになっている。

ここで、マニホールド４８ａ，４８ｂの第１側壁４８５ａ，４８５ｂ、インク受け部４８３ａ，４８３ｂ、第１密着壁５６及び第２密着壁５７によって形成される空間をインク供給用空間Ｉ（図６参照）と称すると、このインク供給用空間Ｉはマニホールド４８ａ，４８ｂの注入口４８１ａ，４８１ｂに連通することになる。そして筐体フレーム５４には、インク供給用空間Ｉに連通して注入口４８１ａ，４８１ｂにインクを供給するための供給用インク流路５９が設けられている。このように、供給用インク流路５９と注入口４８１ａ，４８１ｂとは、インク供給用空間Ｉを介して連結されるようになっている。そして、供給用インク流路５９は、筐体フレーム５４の前端部に設けられてインク供給管６に接続される円筒形状のインク用接続部６０に連通している。

また、マニホールド４８ａ，４８ｂの第１側壁４８５ａ，４８５ｂ、第１床部４８４ａ，４８４ｂ及び第２密着壁５７によって形成される空間を第１連通用空間Ｓ１（図６参照）と称すると、この第１連通用空間Ｓ１はマニホールド４８ａ，４８ｂの第１連通口４８２ａ，４８２ｂに連通することになる。そして筐体フレーム５４には、第１連通用空間Ｓ１に連通して、第１連通口４８２ａ，４８２ｂに大気を連通させるための第１連通用流路６１が設けられている。このように、第１連通用流路６１と第１連通口４８２ａ，４８２ｂとは、第１連通用空間Ｓ１を介して連結されるようになっている。そして、第１連通用流路６１は、インク用接続部６０の近傍に設けられて、マニホールド４８ａ，４８ｂ内部を負圧にするための第１ポンプ（図示省略）が接続される円筒形状の第１ポンプ用接続部６２に連通している。

さらに、マニホールド４８ａ，４８ｂの第２側壁４８９ａ，４８９ｂ、第２床部４８８ａ，４８８ｂ及び第３密着壁５８によって形成される空間を第２連通用空間Ｓ２（図６参照）と称すると、この第２連通用空間Ｓ２はマニホールド４８ａ，４８ｂの第２連通口４８７ａ，４８７ｂに連通することになる。そして筐体フレーム５４には、第２連通用空間Ｓ２に連通して、第２連通口４８７ａ，４８７ｂに大気を連通させるための第２連通用流路６３が設けられている。このように、第２連通用流路６３と第２連通口４８７ａ，４８７ｂとは、第２連通用空間Ｓ２を介して連結されるようになっている。そして、第２連通用流路６３は、マニホールド４８ａ，４８ｂの後端部に設けられて、マニホールド４８ａ，４８ｂ内部を負圧にするための第２ポンプ（図示省略）が接続される円筒形状の第２ポンプ用接続部６４に連通している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図６はインクジェットヘッド４に形成された各流路の概略を表した概略図であり、この図６及び図２〜図５を参照して本実施形態の作用について説明する。
インクタンク５からインクが供給されると、インクは、インク供給用ポンプを稼働することで、インク供給管６を介してインクジェットヘッド４内に流入する。インクジェットヘッド４内では先ずインクは、供給用インク流路５９を通過してインク供給用空間Ｉに到達し、各マニホールド４８ａ，４８ｂの注入口４８１ａ，４８１ｂに分岐し進入する。各マニホールド４８ａ，４８ｂ内に進入したインクは、第１凹部４９１ａ，４９１ｂの下側部分から上側部分に流れながら、フィルタ５１ａ，５１ｂを通過して隙間５２ａ，５２ｂに流れる。隙間５２ａ，５２ｂに至ったインクは、インク供給口４３からヘッドチップ４１内に進入する。つまり、マニホールド４８ａ，４８ｂ内のインク流路は、注入口４８１ａ，４８１ｂから第１凹部４９１ａ，４９１ｂ及び隙間５２ａ，５２ｂを介してヘッドチップ４１のインク供給口４３に至るように形成されている。

次に洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂを使用してのインク流路内の洗浄について説明する。
インクジェットヘッド４が組み立てられると、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂから洗浄液が注入されて、マニホールド４８ａ，４８ｂのインク流路が洗浄される。ここで、第１ポンプ及び第２ポンプの少なくとも一方が稼動されていて、洗浄液は第１連通口４８２ａ，４８２ｂ及び第２連通口４８７ａ，４８７ｂの少なくとも一方を介してインク流路から排出される。洗浄が完了すると、作業者は洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの先端を融着封止して、インクの吐出が可能な状態にする。
その後、メンテナンス時やリサイクル時になって再度インク流路内の洗浄が必要となると、作業者は洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの融着封止部分を封止解除切断して、開封された洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂから洗浄液を注入し、インク流路内の洗浄を行う。洗浄が完了すると、作業者は洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの先端を融着封止して、インクの吐出が可能な状態にする。

以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド４によれば、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂが、融着封止及び封止解除切断が少なくとも一回行える長さに形成されているので、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの融着封止された部分を切断して封止を解除することができ、洗浄用配管４８６ａ，４８６ｂの再利用が可能となる。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

本実施形態のインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの概略構成を表す説明図である。 図１のインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図２のインクジェットヘッドに備わる２組のマニホールドのうち、一方のマニホールドを表す斜視図である。 図２のインクジェットヘッドに備わる２組のマニホールドのうち、他方のマニホールドを表す斜視図である。 図２のインクジェットヘッドに備わる筐体フレームの下面図である。 図２のインクジェットヘッドに形成された各流路の概略を表した概略図である。

符号の説明

４ インクジェットヘッド
４１ インクジェットヘッドチップ
４８ａ，４８ｂ マニホールド
４８６ａ，４８６ｂ 洗浄用配管

Claims (1)

1. インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップと、
   前記インクジェットヘッドチップの側部に取り付けられ、インクを前記インクジェットヘッドチップにまで導くマニホールドとを備え、
   前記マニホールドは、
   前記インクジェットヘッドチップにインクを供給するインク流路と、
   前記インク流路内を洗浄するために、前記インク流路に連通して、外方に向かって延出する洗浄用配管を備え、
   前記洗浄用配管は融着封止及び封止解除切断が少なくとも一回行える長さに形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
   
   
   
   

Images