JP2005161640A - Liquid supply mechanism, liquid storage vessel, liquid ejecting head, liquid ejecting head cartridge, and recording apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体供給機構、液体収納容器、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカートリッジおよび記録装置に関する。 The present invention relates to a liquid supply mechanism, a liquid storage container, a liquid discharge head, a liquid discharge head cartridge, and a recording apparatus.
インクジェット記録装置は液体噴射記録ヘッドを搭載したキャリッジが記録媒体を横切って移動する際に、制御システムが記録ヘッドを作動させて液滴を噴射して文字や画像を形成する。液体(以下インク)はキャリッジに搭載されたメインタンクに貯留されて移動するか、あるいは記録装置内に固定されたメインタンクから記録ヘッドに供給される。メインタンクを固定して配置した場合は柔軟なチューブを記録ヘッドに結合させてインクを供給する。メインタンクがキャリッジと共に移動する場合は記録ヘッドと分離可能に接合しインクが無くなった時に交換される。 In an ink jet recording apparatus, when a carriage mounted with a liquid jet recording head moves across a recording medium, a control system activates the recording head to eject droplets to form characters and images. Liquid (hereinafter referred to as ink) is stored and moved in a main tank mounted on the carriage, or is supplied to the recording head from a main tank fixed in the recording apparatus. When the main tank is fixed, ink is supplied by connecting a flexible tube to the recording head. When the main tank moves together with the carriage, the main tank is detachably joined to the recording head and is replaced when the ink runs out.
記録ヘッドが正常に機能するためには、メインタンクは記録装置内の何処に位置しているかに拘らずインクを途切れること無く供給するとともに、メインタンク及び又はインクジェット記録ヘッド内に負の背圧を生成し維持することも必須の要件である。背圧とは大気圧を基準としたインクジェット記録ヘッド内の圧力である。負圧が低くなり過ぎるとオリフィスにおけるインクメニスカスの凹面が大きくなりインク吐出後気泡を抱き込み易くなり不吐出の原因となる。また、正圧が高くなりオリフィスに働くインクの表面張力による界面力を超えるとインク漏れを引き起こす。従って、メインタンク及びインクジェット記録ヘッドは記録装置の保管中および作動中に遭遇する幅広い温度範囲および大気圧において一定範囲内の背圧を生成・維持することを要求される。 In order for the recording head to function normally, the main tank supplies ink without interruption regardless of where it is located in the recording apparatus, and negative back pressure is applied to the main tank and / or the inkjet recording head. Creating and maintaining it is also an essential requirement. The back pressure is a pressure in the ink jet recording head based on the atmospheric pressure. If the negative pressure becomes too low, the concave surface of the ink meniscus at the orifice becomes large, and it becomes easier to embrace bubbles after ink discharge, causing non-discharge. Further, when the positive pressure is increased and the interfacial force due to the surface tension of the ink acting on the orifice is exceeded, ink leakage is caused. Therefore, the main tank and the ink jet recording head are required to generate and maintain a back pressure within a certain range at a wide temperature range and atmospheric pressure encountered during storage and operation of the recording apparatus.
この要求を実現するインク供給機構としては特許文献1や特許文献2や特許文献3に記載されたインクジェット記録装置があるが、いずれも大型のインク吸収体を必要とする。同様な主旨の構成は特許文献4や特許文献5や特許文献6にも開示されその効用が述べられ、内圧上昇時のインク退避法を開示しているが記録ヘッドと一体構成であり大型のインク吸収体を必要とし、消耗品としては複雑かつ大型で高価格である。従来のインク供給装置の一例について図5を用いて説明する。 As an ink supply mechanism that realizes this requirement, there are ink jet recording apparatuses described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, all of which require a large ink absorber. The same gist is disclosed in Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6 and its utility is described, and an ink retracting method when the internal pressure is increased is disclosed. Absorbers are required, and the consumables are complex, large and expensive. An example of a conventional ink supply device will be described with reference to FIG.
図5に示す従来のインク供給装置は、記録ノズル511を備えた記録ヘッド部510と、メインタンク512から概ね構成される。メインタンク512はインク514を収納しているインク室513と、インク吸収体516a、516b、516cを収納し、大気連通孔517を介して大気に連通しているインク吸収体室515とを有し、インク室513の下方にはインクの残量を検出するための光学的反射部材521を有する。
The conventional ink supply apparatus shown in FIG. 5 is generally composed of a
インク室513とインク吸収体室515とは隔壁523により概ね仕切られているが下方で連通しており、また、隔壁523にはスリット状に溝522が縦方向に複数形成されていて空気の移動をスムーズにする。
The
インク吸収体516b、516cはインクを保持するためのポリエステルフェルトなどからなり、周囲環境が変動した際の背圧制御手段として機能する。例えば、気圧が低下した場合やメインタンクの温度が上昇した際には、自由状態でインクを保持するインク室513内上層部の空気が膨張する。この膨張した空気の分だけインク室513から押し出されたインクをインク吸収体室515内のインク吸収体516cが収容することで、周囲環境が変化してもインクジェット記録ヘッドは適正範囲内の背圧を維持することができる。
The
インク吸収体516cは516bよりも密度が粗く空気が通り易く、インクが残り難くしている。インク吸収体516aはインク吸収体516bよりも毛細管力が強く働きインクを引き付け易くしている。 The ink absorber 516c has a density that is coarser than that of 516b and allows air to pass therethrough, making it difficult for ink to remain. The ink absorber 516a has a stronger capillary force than the ink absorber 516b and makes it easier to attract ink.
メインタンク512はインクを記録ヘッド部510に導くインク吸収体516aで着脱可能に構成されている。図5ではメインタンク512と記録ヘッド部510を分離状態で示しているが両者はパッキング材524に接合状態で使用され、インク室513のインクはインク吸収体516aを介して記録ヘッド部510に導かれ、さらに記録ヘッド部510のフィルタ518およびインク通路519を介してヘッド液室520へと導かれる。
しかしながら、上記従来例の構成では以下の不都合がある。 However, the configuration of the conventional example has the following disadvantages.
このタイプのインク供給機構においてはインクを主として自由状態で貯留しているが背圧の生成・維持やインク漏洩防止のため流路の途中に大型のインク吸収体を配置して、インクとインク吸収体との間に働くインクの毛細管力によってインクを保持しているのでかなりのインクがこのインク吸収体に含浸されている。よって、インク吸収体は容積の約20%〜70%の範囲でしかインクの排出や収容が出来ず容積効率が悪いという問題がある。 In this type of ink supply mechanism, ink is mainly stored in a free state, but a large ink absorber is placed in the middle of the flow path to generate and maintain back pressure and prevent ink leakage, and absorb ink and ink. Since the ink is held by the capillary force of the ink that acts between the body and the body, a considerable amount of ink is impregnated in the ink absorber. Therefore, there is a problem that the ink absorber can discharge and store ink only in the range of about 20% to 70% of the volume, and volume efficiency is poor.
インクタンクの使用寿命を延ばそうと貯留インク量を増やすとそれに応じてインク消費後の空気量も増えて押し出されるインク量も比例して増え、そのインクを収容するインク吸収体の体積も増やさなくてはならず必然的にメインタンクがより大型化する。また、インク吸収体容積の20%程度のインクが使用不可能で残るという問題もあり、さらには、大容量のインク吸収体はゴミの発生源にもなるとともに、消耗品であるインクタンクのコストを圧迫する要因ともなる。 Increasing the amount of stored ink in order to extend the service life of the ink tank will increase the amount of air after ink consumption and the amount of ink pushed out in proportion to it, and the volume of the ink absorber that accommodates the ink will not increase. Inevitably, the main tank will become larger. In addition, there is a problem that about 20% of the ink absorber volume remains unusable, and furthermore, a large-capacity ink absorber is a source of dust, and the cost of a consumable ink tank. It also becomes a factor to press.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、液体収納容器における液体の収納効率を高めることが可能な液体供給機構、液体収納容器、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカートリッジおよび記録装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a liquid supply mechanism, a liquid storage container, a liquid discharge head, a liquid discharge head cartridge, and a recording apparatus that can increase the efficiency of storing liquid in the liquid storage container. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため本発明の液体供給機構は、液体収納容器から供給される液体を一時的に貯留するとともに、貯留した液体を液体吐出ヘッドに供給する液体供給機構であって、液体を一時的に貯留する液体貯留部と、液体貯留部の上方に連通して設けられた空間部とを有する液体貯留室と、液体貯留部と連通する液体供給路と、空間部と連通する連通路とが形成されており、液体を含浸保持する液体吸収体を液体供給路と連通路との開口を塞ぐようにして収納し、外気と連通している液体吸収体収納室とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid supply mechanism of the present invention is a liquid supply mechanism that temporarily stores a liquid supplied from a liquid storage container and supplies the stored liquid to a liquid discharge head. A liquid storage portion having a liquid storage portion, a liquid storage chamber having a space portion provided in communication with the liquid storage portion, a liquid supply path in communication with the liquid storage portion, and a communication passage in communication with the space portion. A liquid absorber containing and holding a liquid so as to close an opening between the liquid supply path and the communication path, and having a liquid absorber storage chamber communicating with the outside air. To do.
上記のとおり構成された本発明の液体供給機構によれば、外気と連通している液体吸収体収納室は、底部に配され、液体吸入口から供給された液体を充分に含浸した液体吸収体によって、液体貯留部の上部の空間部に連通する連通路を塞ぎ、これにより液体貯留室内を外気から遮断状態に保つ。ここで、液体収納容器内の液体が消費され始めると、液体貯留室に液体供給するため液体貯留室と連通状態にある液体収納容器内に、液体吸収体と含浸状態の液体との間に働く界面力により外気との圧力差に耐える負圧が発生する。液体の消費が進むにつれ、その負圧は序々に大きくなり、液体吸収体に外気が序々に進入する。この外気は、さらに連通路を介して少量づつ空間部に進入することとなり、これにより、一定以上の負圧の増加を防ぎ液体収納容器内の負圧と界面力のバランスした状態を維持し、液体吐出ヘッドによる良好な吐出状態を保つことができる。 According to the liquid supply mechanism of the present invention configured as described above, the liquid absorber storage chamber communicating with the outside air is disposed at the bottom, and the liquid absorber is sufficiently impregnated with the liquid supplied from the liquid suction port. As a result, the communication path communicating with the upper space of the liquid storage section is closed, thereby keeping the liquid storage chamber shut off from the outside air. Here, when the liquid in the liquid storage container starts to be consumed, the liquid storage container that is in communication with the liquid storage chamber is supplied between the liquid absorber and the impregnated liquid to supply liquid to the liquid storage chamber. A negative pressure that can withstand the pressure difference from the outside air is generated by the interfacial force. As the liquid consumption progresses, the negative pressure gradually increases, and outside air gradually enters the liquid absorber. This outside air further enters the space part little by little through the communication passage, thereby preventing an increase in negative pressure above a certain level and maintaining a balance between the negative pressure and the interfacial force in the liquid storage container, A good discharge state by the liquid discharge head can be maintained.
また、本発明の液体供給機構は、外気圧や周囲温度が変化して液体収納容器内の空気が膨張・収縮した場合には、液体吸収体を介して外気側と徐々に少量づつ空気の放出・取り入れを行い一定以上の内圧の上昇や下降を防止する。 In addition, the liquid supply mechanism of the present invention releases air gradually from the outside through the liquid absorber when the air pressure in the liquid storage container expands or contracts due to changes in the external air pressure or ambient temperature.・ Incorporate to prevent the internal pressure from rising or falling beyond a certain level.
すなわち、本発明の液体供給機構は、上述のような背圧制御手段を液体収納容器外に設けたものである。これにより、従来、液体を収納した液体収納容器内で大きな容積を占めていた液体吸収体を廃止でき、よって、液体収納容器内の液体を、液体吸収体に含浸保持させる必要がないため、その分だけ液体収納容器における液体の収納効率を高めることができる。このことは、同じサイズならば、より多くの液体を収容可能で、同じ液体の量ならば液体収納容器をより小型化できることを意味する。また、液体収納容器の構成自体が簡単となるため、製造が容易となり、よって、消耗品である液体収納容器をより安価にユーザに提供することができる。 That is, the liquid supply mechanism of the present invention is provided with the back pressure control means as described above outside the liquid storage container. As a result, the liquid absorber that previously occupied a large volume in the liquid storage container storing the liquid can be abolished. Therefore, it is not necessary to impregnate and hold the liquid in the liquid storage container. The storage efficiency of the liquid in the liquid storage container can be increased by that amount. This means that more liquid can be accommodated with the same size, and the liquid container can be made smaller with the same amount of liquid. In addition, since the configuration itself of the liquid storage container is simplified, manufacture is facilitated, and therefore, the liquid storage container that is a consumable can be provided to the user at a lower cost.
また、本発明の液体供給機構は、液体供給路と連通路との開口が液体吸収体収納室の底部に形成されているものであってもよい。このような構成とすることで、液体吸収体収納室内に収納されている液体吸収体の容量を小さくすることができる。すなわち、背圧制御手段を一部に小規模に使用するだけに留めることができる。 In the liquid supply mechanism of the present invention, the opening of the liquid supply path and the communication path may be formed at the bottom of the liquid absorber storage chamber. By setting it as such a structure, the capacity | capacitance of the liquid absorber accommodated in the liquid absorber storage chamber can be made small. That is, the back pressure control means can be used only for a small scale.
また、本発明の液体供給機構は、液体供給路の液体貯留部側への開口が液体貯留部の底部に形成されており、連通路の空間部への開口が空間部の上方部に形成されているものであってもよい。 Further, in the liquid supply mechanism of the present invention, the opening to the liquid storage part side of the liquid supply path is formed at the bottom of the liquid storage part, and the opening to the space part of the communication path is formed above the space part. It may be.
また、本発明の液体供給機構は、空気は通すが液体は通さない部材を液体吸収体の上部に配置しているものであってもよい。この部材を液体吸収体の上部に配置して用いることで、液体貯留部から液体供給路を介して液体吸収体に吸収された液体が、外気と連通している液体吸収体収納室から外部に漏洩するといったことなく背圧の制御が可能となる。 In the liquid supply mechanism of the present invention, a member that allows air to pass but does not allow liquid to pass may be disposed above the liquid absorber. By arranging and using this member on the upper part of the liquid absorber, the liquid absorbed by the liquid absorber from the liquid reservoir through the liquid supply path is transferred to the outside from the liquid absorber storage chamber communicating with the outside air. The back pressure can be controlled without leaking.
また、本発明の液体供給機構は、液体吸収体収納室の側壁に、連通路の開口の上方から液体吸収体の上端より上方まで延びた、空気を通すための空気用通路が形成されているものであってもよい。空気用通路が形成されていることで、空間部と液体吸収体収納室との間での空気の移動を良好なものとすることができる。 In the liquid supply mechanism of the present invention, an air passage for allowing air to pass from above the opening of the communication passage to above the upper end of the liquid absorber is formed on the side wall of the liquid absorber storage chamber. It may be a thing. By forming the air passage, air movement between the space portion and the liquid absorber storage chamber can be improved.
また、本発明の液体供給機構は、液体貯留部内の液体の残量を検出する残量検出手段を有するものであってもよい。 In addition, the liquid supply mechanism of the present invention may include a remaining amount detecting unit that detects the remaining amount of the liquid in the liquid storage unit.
本発明の液体収納容器は、内部に液体を収納する液体収納容器であって、液体を収納する液体収納室と、液体収納室に隣接して設けられており、液体収納室の底部と連通する液体供給路、および液体収納室の上部と連通する連通路が形成されており、液体を含浸保持する液体吸収体を液体供給路と連通路との開口を塞ぐようにして収納し、外気と連通している液体吸収体収納室とを有することを特徴とする。 The liquid storage container of the present invention is a liquid storage container that stores liquid therein, and is provided adjacent to the liquid storage chamber that stores the liquid and the liquid storage chamber, and communicates with the bottom of the liquid storage chamber. A communication path communicating with the liquid supply path and the upper part of the liquid storage chamber is formed, and the liquid absorber impregnated and held is stored so as to close the opening between the liquid supply path and the communication path, and communicates with the outside air. And a liquid absorber housing chamber.
また、本発明の液体収納容器は、液体供給路と連通路との開口が液体吸収体収納室の底部に形成されているものであってもよいし、空気は通すが液体は通さない部材を液体吸収体の上部に配置しているものであってもよいし、さらには、液体吸収体収納室の側壁に、連通路の開口の上方から液体吸収体の上端より上方まで延びた、空気を通すための空気用通路が形成されているものであってもよい。 Further, the liquid storage container of the present invention may be one in which the opening of the liquid supply path and the communication path is formed at the bottom of the liquid absorber storage chamber, or a member that allows air to pass but not liquid. Air that extends from above the opening of the communication path to above the upper end of the liquid absorber may be disposed on the side wall of the liquid absorber storage chamber. The passage for air for making it pass may be formed.
また、本発明の液体収納容器は、液体貯留部内の液体の残量を検出する残量検出手段を有するものであってもよい。 Further, the liquid storage container of the present invention may have a remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of the liquid in the liquid storage unit.
本発明の液体吐出ヘッドは、液体吐出用の熱エネルギを発生するための電気熱変換体を備えており、電気熱変換体によって印加される熱エネルギにより、液体に生ずる膜沸騰を利用して吐出口より液体を吐出させる液体吐出ヘッドであって、本発明の液体供給機構を有することを特徴とする。 The liquid discharge head according to the present invention includes an electrothermal converter for generating thermal energy for liquid discharge, and discharges using film boiling generated in the liquid by the heat energy applied by the electrothermal converter. A liquid discharge head that discharges liquid from an outlet, which includes the liquid supply mechanism of the present invention.
本発明の液体吐出ヘッドは、内部に液体を収納する液体収納容器と、液体収納容器に対して着脱可能に接合される接合部、および液体吐出用の熱エネルギを発生するための電気熱変換体を備えており、電気熱変換体によって印加される熱エネルギにより、液体に生ずる膜沸騰を利用して吐出口より液体を吐出させる液体吐出ヘッドとを有する液体吐出ヘッドカートリッジにおいて、液体吐出ヘッドが、本発明の液体吐出ヘッドであることを特徴とする。 A liquid discharge head according to the present invention includes a liquid storage container that stores liquid therein, a joint portion that is detachably bonded to the liquid storage container, and an electrothermal transducer for generating thermal energy for liquid discharge. And a liquid discharge head cartridge having a liquid discharge head that discharges liquid from the discharge port using film boiling generated in the liquid by thermal energy applied by the electrothermal transducer. It is a liquid discharge head of the present invention.
また、本発明の液体吐出ヘッドは、内部に液体を収納する液体収納容器と、液体収納容器に対して着脱可能に接合される接合部、および液体吐出用の熱エネルギを発生するための電気熱変換体を備えており、電気熱変換体によって印加される熱エネルギにより、液体に生ずる膜沸騰を利用して吐出口より液体を吐出させる液体吐出ヘッドとを有する液体吐出ヘッドカートリッジにおいて、液体収納容器が、本発明の液体収納容器であることを特徴とする。 The liquid discharge head of the present invention includes a liquid storage container that stores liquid therein, a joint portion that is detachably connected to the liquid storage container, and electric heat for generating heat energy for liquid discharge. In a liquid discharge head cartridge comprising a conversion body and having a liquid discharge head that discharges liquid from a discharge port using film boiling generated in the liquid by thermal energy applied by the electrothermal conversion body, a liquid storage container Is a liquid container of the present invention.
本発明の記録装置は、被記録媒体を搬送する搬送手段と、液体を吐出し、被記録媒体に記録を行うための本発明の液体吐出ヘッドカートリッジを保持し、かつ、被記録媒体の搬送方向に対して略直角方向に往復移動する保持手段とを有することを特徴とする。 The recording apparatus of the present invention holds the liquid discharge head cartridge of the present invention for transporting the recording medium, the liquid ejection head cartridge of the present invention for discharging liquid and recording on the recording medium, and the recording medium transport direction And holding means that reciprocates in a substantially perpendicular direction.
以上、本発明によれば、従来、液体を収納した液体収納容器内で大きな容積を占めていた液体吸収体を廃止できるため、液体収納容器の液体の収納効率を高めることができる。 As described above, according to the present invention, the liquid absorber that has conventionally occupied a large volume in the liquid storage container storing the liquid can be eliminated, so that the liquid storage efficiency of the liquid storage container can be improved.
(第1の実施形態)
図1に本実施形態のインク供給機構を備えた記録ヘッドカートリッジ1の断面図を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a recording head cartridge 1 provided with an ink supply mechanism of this embodiment.
本実施形態の記録ヘッドカートリッジ1は、インク14を貯留するメインタンク12と、メインタンク12を着脱可能に保持するヘッド部40とにより構成される。
The recording head cartridge 1 according to this embodiment includes a
ヘッド部40は、吐出口の形成された記録ノズル11を有する記録ヘッド部10と、記録ヘッド部10と一体的に形成されているインク供給機構であるサブタンク部41とを有する。
The
メインタンク12のインク室13にはインク14が全て自由状態で貯留されており、上部は空気層が占めている。
The ink chamber 13 of the
ヘッド部40の記録ヘッド部10は、フィルタ18を介して連絡通路19でヘッド液室20に連結されている。記録ノズル11は多数のノズルが高密度で配され、例えば256個のノズルを300dpiの密度で形成される。図1においてはインク滴の吐出は下向きに行われる。また、図示していないが各ノズルには通電によって気泡を発生させインクを液滴の形で吐出させる発熱体が設けられていて、その発熱体に電気信号を供給するプリント配線基板等も存在している。
The
ヘッド部40のサブタンク部41は、インクを一時的に貯えるサブタンク30と、サブタンク30の上部に設けられたインク退避室31と、インク吸収体35を底部に収納した外気遮蔽室33とを有する。
The
インク供給路36は、外気遮蔽室33とサブタンク30とを連通するように形成されている。このインク供給路36は、外気遮蔽室33側の開口36aおよびサブタンク30側の開口36bともに、外気遮蔽室33およびサブタンク30の底部に形成されている。
The
内部連通路32は、外気遮蔽室33とインク退避室31とを連通するように形成されている。この内部連通路32は、外気遮蔽室33側の開口32aは外気遮蔽室33の底部に形成され、一方、インク退避室31側の開口32bはインク退避室31側の上部に形成されている。
The internal communication path 32 is formed so as to communicate the outside air shielding chamber 33 and the
つまり、インク供給路36の外気遮蔽室33側の開口36aと、内部連通路32の外気遮蔽室33側の開口32aとは近接して設けられており、また、これら各開口32a、36aは外気遮蔽室33の底部に収納されたインク吸収体15に接触し、塞がれるように形成されている。また、内部連通路32の外気遮蔽室33側の開口32aの上方近傍には、微細なスリット状の複数の空気導入路22が形成されている。この空気導入路22は、内部連通路32の開口32aの上方からインク吸収体15の上端の上方にまで延びて形成されている。
That is, the
また、外気遮蔽室33は、その上方が大気連通孔17を介して外気に連通している。
Further, the upper part of the outside air shielding chamber 33 communicates with the outside air through the
このように、サブタンク30の底部およびインク退避室31の上方部分は、外気遮蔽室33内のインク吸収体35を介して互いに連通するとともに、インク吸収体35を介して大気に連通する構成となっている。
Thus, the bottom of the
一方、サブタンク30の上方部分とインク退避室31の底部とは、連通口38を介して連通している。
On the other hand, the upper portion of the
ヘッド部40は、内部にインク吸収体25を有するインク導入口37を備えており、このインク導入口37を介してメインタンク12と接合がなされる。メインタンク12への接合の際、インク導入口37の先端突起部26はメインタンク12の出口27を塞いでいる栓部材28を押し退けて開口し、これによりメインタンク12のインク室13内とインク導入口37とが連通する。
The
円筒形のインク導入口37内に配された四角柱のインク吸収体25は先端部がメインタンク12内のインク14を吸引してサブタンク30内に導き、代わりにサブタンク30内の空気を四角柱のインク吸収体25周囲の空隙部を通してメインタンク12内に進入させることで気液交換が行われる。そして、サブタンク30内がインクで満たされるとメインタンク12にはそれ以上は空気が入らず、インク14も移動しない鳥の水差しの密閉状態になっている。
The rectangular column ink absorber 25 disposed in the cylindrical ink inlet 37 sucks the
メインタンク12の出口27の内側に配された複数のOリング29は円筒形のインク導入口37の外壁部に圧縮状態で挟まれ連通状態のメインタンク12とサブタンク30とを外気から遮蔽状態に保っている。
A plurality of O-rings 29 arranged on the inner side of the outlet 27 of the
サブタンク30の側壁に設けられたインク残量検出部材21はインク残量を検出するための、図示していないが、サブタンク30内側が45度の2等辺直角三角形状に成型された透明な光学的反射部材である。これは、サブタンク30内のインクが空になると接触媒体が液体から空気に代わることで屈折率比が変化することを利用して、透過屈折していた放射された光が全反射して戻ってくるようにしたものであり、この光を検出してインクの残量が検出される。なお、インク14を自由状態で貯留しているのでメインタンク12側での残量検出も可能であるが、サブタンク30側で行うことにより消耗品であるメインタンク12をよりシンプルな構造にすることができる。
Although not shown in the figure, the ink remaining
サブタンク30は、インクを一時的に貯え、メインタンク12内のインク14の残量を検出しつつ記録ノズル11へインクを供給するものである。サブタンク30から記録ヘッド部10の連絡通路19への入口部分には濾過精度20μm程度のフィルタ18が配されゴミ、塵埃、インクの凝集成分、気泡など記録ノズル11の不吐出の原因となり得るような異物の混入を防いでいる。
The
サブタンク30の重力方向上方にはインク退避室31が連通口38を介して連通するようにして形成されており、メインタンク12の上層部の空気が膨張した際、圧迫されたサブタンク30のインクが連通口38を介してインク退避室31内に導入してサブタンク30のインクを収容する機能を有する。インク退避室31の上部からは内部連通路32が側壁部を下方に周回して外気遮蔽室33を介して大気連通孔17によって大気圧に開放されている。大気連通孔17は図では簡単に示しているが、万が一のインクの流出や蒸発を防止するため微細で長く迷路状に形成される。外気遮蔽室33下部に周回した内部連通路32の開口32aはインクを含浸したインク吸収体35で塞がれている。インク吸収体35は外気遮蔽室33の最底部に配され、サブタンク30と連通したインク供給路36から供給されたインクを含浸してインクの表面張力による界面力により少々の圧力差が生じてもインク退避室31を介してサブタンク30やメインタンク12内を外気から遮蔽状態に保つ。
An
インク吸収体25、35はインクを吸収して引き込み、吸収したインクの表面張力により適度の界面力を発生させる部材であればどのような部材であってもよく、例えばポリエステルフェルトやポリウレタンなどの多孔質部材や3次元状の繊維構造体なども用いることができる。インク吸収体25、35の濾過精度は、フィルタ18より粗い濾過精度でよく、例えば濾過精度50μm程度のものも使用できる。しかし、長期間にはインクを変質させる恐れのある化学部材よりは、親水性のSUS薄板を複数枚積層してその隙間にインクを保持させるように構成した金属製部材やメッシュ状の金属繊維片不織布が望ましい。
The
このインク吸収体35は周囲環境が変動した際の背圧制御手段として機能する。例えば、気圧の低下や相対的な温度上昇によりインク室13内上層部の空気が膨張した場合、この膨張した空気圧は下層のインクを圧迫する。その圧力はサブタンク30の上方に隣接するインク退避室31の空気におよぶ。この高まったインク退避室31内の圧力は側壁部に穿かれた内部連通路32を通じて外気に連通する外気遮蔽室33の底部に配されインク供給路36から供給されたインクを含浸したインク吸収体35に達する。ここで、内部連通路32の外気遮蔽室33側の開口32aの上方近傍には、上述したように複数の空気導入路22が形成されている。この空気導入路22はインク吸収体35の上方まで穿かれていて空気の移動を助けるためのものであり、インク退避室31内の圧力は、内部連通路32の開口32aから、インクを含浸したインク吸収体35を介して、空気導入路22へと空気が導入されて徐々に外部へ放出されることで、所定圧以上の圧力上昇が防止される。
The
逆に、記録行為によりインク14が消費されインク室13内の圧力が低下した際は、圧力が高い外気側の空気が大気連通孔17とインク吸収体35を介して空気導入路22から徐々に内部連通路32を通じてインク退避室31内に侵入し、サブタンク30、そしてインク導入口37を経て最後にインク室13に達する。インク吸収体35は、このようにしてインク室13内部の背圧をほぼ一定範囲内に保つ働きをする。
On the contrary, when the
インク室13内の背圧を調整する程度はこのインク吸収体35に働く界面力の強さと働く距離に依存する。このインク吸収体35に働くインクの界面力を最適にする密度を選択すること、そして開口32aと空気導入路22の間隔を最適に設定することとによってインク室13内の背圧を適正な許容範囲内に維持することができる。
The degree to which the back pressure in the ink chamber 13 is adjusted depends on the strength of the interfacial force acting on the
このように、本実施形態の記録ヘッドカートリッジ1は、サブタンク30の底部およびインク退避室31の上方部分とを、外気遮蔽室33内のインク吸収体35を介して互いに連通させるとともに、インク吸収体35を介して大気に連通させている。すなわち、背圧制御手段として機能するインク吸収体35をメインタンク12のインク室13内に設けるのではなく、サブタンク部41に設ける構成とすることで、メインタンク12にインク14を全て自由状態で貯留することが可能になる。このことはメインタンク12内部にインク吸収体を一切必要とせず大気連通孔の無い密閉構造を可能とし、そしてインクの残量検出機能をサブタンク30側に移すことでインク14を貯留する機能だけに絞込み、ペットボトル容器のようにブロー成型によって一部品による透明液体容器構成を可能とする。
As described above, the recording head cartridge 1 of the present embodiment allows the bottom of the
こうした密閉構造のメインタンク12をサブタンク30から伸びた内部に四角柱状のインク吸収体25を配したインク導入口37の先端突起部26で栓部材28を移動させつつ、インク室13内部に挿入状態で装着し、鳥の水差しの原理で気液交換を行いインク14の随時の供給が可能となる。
The sealed
なお、図1では外気遮蔽室33は解り易いように左側に配して示したが、インク退避室31の右側壁部に配置すればサブタンク30を必要最小限の大きさに構成できることは言うまでも無い。
In FIG. 1, the outside air shielding chamber 33 is arranged on the left side so that it can be easily understood. However, it goes without saying that if it is arranged on the right side wall portion of the
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の斜視図を図2に示す。 Next, FIG. 2 shows a perspective view of an ink jet recording apparatus on which the ink jet recording head of this embodiment can be mounted.
本体シャーシ1012にはガイドシャフト1003が取り付けられ、キャリッジ1008は、矢印B”方向に摺動自在にガイドシャフト1003に支持されている。このキャリッジ1008は、駆動モータ(不図示)に結合された駆動プーリ1006とアイドラプーリ1007との間に張設されたタイミングベルト1010にキャリッジ1008の一部が固定されており、駆動モータの回転に応じガイドシャフト1003に沿って矢印B”方向に往復移動可能である。
A guide shaft 1003 is attached to the
記録ヘッドカートリッジ1はキャリッジ1008に着脱自在に搭載され、この記録ヘッドカートリッジ1を駆動するための電流や信号を送受信するフレキシブルケーブル1002を介して、本体シャーシ1012の背面に取り付けられている、記録装置本体を制御する基板であるコントロール基板に電気的に接続される。
The recording head cartridge 1 is detachably mounted on the carriage 1008 and is attached to the back surface of the
不図示の搬送ローラは、搬送ギアを介して被記録媒体搬送モータ(不図示)と接続され、矢印A”で示す副走査方向に被記録媒体を搬送する。 A conveyance roller (not shown) is connected to a recording medium conveyance motor (not shown) via a conveyance gear, and conveys the recording medium in the sub-scanning direction indicated by an arrow A ″.
記録領域まで搬送された被記録媒体である記録用紙1004に対して、メインタンク12から供給されたインクが記録ヘッド部10の吐出口より吐出されることで記録が行われる。
Recording is performed by ejecting ink supplied from the
以上、本実施形態によれば、インク吸収体15を収納した外気遮蔽室33を有するサブタンク部41をメインタンク12外に設けることで、従来、液体を収納したメインタンク12内で大きな容積を占めていた液体吸収体を廃止でき、よって、メインタンク12内の液体の収納効率を高めることができる。このことは、同じサイズならば、より多くの液体を収容可能で、同じ液体の量ならばメインタンク12をより小型化できることを意味する。また、メインタンク12の構成自体が簡単となるため、製造が容易となり、よって、消耗品であるメインタンク12をより安価にユーザに提供することができる。
(第2の実施形態)
図3に本実施形態のインク供給機構を備えた記録ヘッドカートリッジの断面図を示す。
As described above, according to the present embodiment, the
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a recording head cartridge provided with the ink supply mechanism of this embodiment.
本実施形態の記録ヘッドカートリッジ101は、外気遮蔽室133のインク吸収体135上に、気体は通すが液体は通さない特性を有する非湿潤性ポリマー部材137を備えている。また、内部連通路132の外気遮蔽室133側の開口132aの上方近傍に形成された空気導入路122は、インク吸収体135に沿って、非湿潤性ポリマー部材137まで延びるようにして形成されている。
The recording head cartridge 101 according to the present embodiment includes a
インクの移動を阻止して大気との界面を維持する機能を有する非湿潤性ポリマー部材137は、空気は通すが液体は通さない疎水性の通気性部材が望ましく、孔径が10μm前後のテフロン(登録商標)やナイロン(登録商標)製メッシュが含まれた材質であり、例えば市販されているゴアテックス(登録商標)も使用可能である。
The
本実施形態の記録ヘッドカートリッジ101は、上述したような特性の非湿潤性ポリマー部材137を備えていることで、メインタンク112のインク室113内の圧力が上昇した場合には、インク吸収体135内に含浸されたインクが大気連通口117より漏洩することなく空気だけが排出され、一方、記録行為によりインク114が消費されインク室113内の圧力が低下した際は、圧力が高い外気側の空気が、大気連通孔117と非湿潤性ポリマー部材137を経て、さらに空気導入路122を介してインク吸収体135から徐々に内部連通路132を通じて気泡の形でインク退避室131内に侵入し、サブタンク130そしてインク導入口137を経て最後にインク室113に達する。
The recording head cartridge 101 according to the present embodiment includes the
なお、これ以外の構成は第1の実施形態に示した記録ヘッドカートリッジ1と基本的に同様であるため、詳細の説明は省略する。 Since the other configuration is basically the same as that of the recording head cartridge 1 shown in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
以上、本実施形態の記録ヘッドカートリッジ101も、第1の実施形態の記録ヘッドカートリッジ1と同様に、サブタンク130の底部およびインク退避室131の上方部分とを、外気遮蔽室133内のインク吸収体135を介して互いに連通させるとともに、インク吸収体135を介して大気に連通させている。すなわち、背圧制御手段として機能するインク吸収体135をメインタンク112のインク室113内に設けるのではなく、サブタンク部141に設ける構成としている。
As described above, in the recording head cartridge 101 of the present embodiment, similarly to the recording head cartridge 1 of the first embodiment, the bottom of the
以上、本実施形態も第1の実施形態と同様に、インク吸収体115を収納した外気遮蔽室133を有するサブタンク部141をメインタンク112外に設けることで、従来、液体を収納したメインタンク112内で大きな容積を占めていた液体吸収体を廃止でき、よって、メインタンク112内の液体の収納効率を高めることができる。このことは、同じサイズならば、より多くの液体を収容可能で、同じ液体の量ならばメインタンク112をより小型化できることを意味する。また、メインタンク112の構成自体が簡単となるため、製造が容易となり、よって、消耗品であるメインタンク112をより安価にユーザに提供することができる。
As described above, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the
また、本実施形態の場合は、特に、気体は通すが液体は通さない特性を有する非湿潤性ポリマー部材137を外気遮蔽室133のインク吸収体135上に備えているため、インク吸収体135内に含浸されたインクが大気連通口117より漏洩することなく空気だけを排出することができる。
(第3の実施形態)
図4に本実施形態のインク供給機構を備えた記録ヘッドカートリッジの断面図を示す。
In the case of the present embodiment, in particular, since the
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a recording head cartridge provided with the ink supply mechanism of this embodiment.
上述した各実施形態では、本発明の特徴部分であるインク吸収体、あるいは非湿潤性ポリマー部材を備えた外気遮蔽室、外気遮蔽室に連通する内部連通路およびインク供給路等の構成がサブタンク側に設けられた例について説明したが、本実施形態は、メインタンク212の側部250に上述した構成を備えている。
In each of the embodiments described above, the configuration of the ink absorber or the outside air shielding chamber provided with the non-wetting polymer member, the internal communication passage communicating with the outside air shielding chamber, the ink supply passage, and the like is the sub tank side. In this embodiment, the
本実施形態の記録ヘッドカートリッジ201は、メインタンク212の側部250には、インク吸収体235および非湿潤性ポリマー部材237を内部に収納した外気遮蔽室233が形成されている。
In the
インク供給路236は、外気遮蔽室233とメインタンク212とを連通するように形成されている。このインク供給路236は、外気遮蔽室233側の開口236aおよびメインタンク212側の開口236bともに、外気遮蔽室233およびメインタンク212の底部に形成されている。
The
内部連通路232は、外気遮蔽室233とメインタンク212とを連通するように形成されている。この内部連通路232は、外気遮蔽室233側の開口232aは外気遮蔽室233の底部に形成され、一方、メインタンク212側の開口232bはメインタンク212側の上部に形成されている。
The
つまり、インク供給路236の外気遮蔽室233側の開口236aと、内部連通路232の外気遮蔽室233側の開口232aとは近接して設けられており、また、これら各開口232a、236aは外気遮蔽室233の底部に収納されたインク吸収体215に接触するように形成されている。また、内部連通路232の外気遮蔽室233側の開口232aの上方近傍には、微細なスリット状の複数の空気導入路222が形成されている。また、外気遮蔽室233は、その上方が大気連通孔217を介して外気に連通している。
In other words, the
なお、本実施形態の記録ヘッドカートリッジ201は、サブタンクを備えた構成ではないため、インク残量検出部材221はメインタンク212の側壁に設けられている。
Note that the
インク吸収体235は、上述した各実施形態と同様に、周囲環境が変動した際の背圧制御手段として機能する。
The
例えば、気圧の低下や相対的な温度上昇によりインク室213内上層部の空気が膨張した場合、この膨張した空気圧は下層のインク214を圧迫する。この高まった圧力は内部連通路232を通じて外気に連通する外気遮蔽室233の底部に配されインク供給路236から供給されたインクを含浸したインク吸収体235に達する。さらに、この圧力は、内部連通路232の開口232aから、インクを含浸したインク吸収体235を介して、空気導入路222へと導入され、さらに非湿潤性ポリマー部材237を経て徐々に外部へ放出されることで、所定圧以上の圧力上昇が防止される。この際、非湿潤性ポリマー部材237を経ることでインク吸収体235内に含浸されたインクが大気連通口217より漏洩することなく空気だけが排出される。
For example, when the air in the upper layer in the ink chamber 213 expands due to a decrease in atmospheric pressure or a relative temperature increase, the expanded air pressure compresses the
一方、記録行為によりインク214が消費されインク室213内の圧力が低下した際は、圧力が高い外気側の空気が、大気連通孔217と非湿潤性ポリマー部材237を経て、さらに空気導入路222を介してインク吸収体235から徐々に内部連通路232を通じて気泡の形でインク室213に達する。インク吸収体235は、このようにしてインク室213内部の背圧をほぼ一定範囲内に保つ働きをする。
On the other hand, when the
以上、メインタンク212内に背圧制御手段を有する場合であっても、本実施形態によれば、インク吸収体235を一部に小規模に使用するだけに留めることができるため、従来のインクタンクに比べて、インクの収納率を向上させることができる。
As described above, even if the
1、101、201 記録ヘッドカートリッジ
10 記録ヘッド部
11 記録ノズル
12、112、212 メインタンク
13、113、213 インク室
14、114、214 インク
17、117、217 大気連通孔
18 フィルタ
19 連絡通路
20 ヘッド液室
21、221 インク残量検出部材
22 空気導入路
25 インク吸収体
26 先端突起部
27 出口
28 栓部材
29 リング
30、130 サブタンク
31、131 インク退避室
32、132、232 内部連通路
32a、32b、36a、36b、132a、132b、136a、136b、232a、232b、236a、236b 開口
33、133、233 外気遮蔽室
35、135、235 インク吸収体
36、136、236 インク供給路
37 インク導入口
38 連通口
137、237 非湿潤性ポリマー部材
510 記録ヘッド部
511 記録ノズル
512 メインタンク
513 インク室
514 インク
515 インク吸収体室
516a、516b、516c インク吸収体
517 大気連通孔
518 フィルタ
519 インク通路
520 ヘッド液室
521 光学的反射部材
522 溝
523 隔壁
524 パッキング材
1002 フレキシブルケーブル
1003 ガイドシャフト
1004 記録用紙
1006 駆動プーリ
1007 アイドラプーリ
1008 キャリッジ
1010 タイミングベルト
1012 本体シャーシ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
液体を一時的に貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部の上方に連通して設けられた空間部とを有する液体貯留室と、
前記液体貯留部と連通する液体供給路と、前記空間部と連通する連通路とが形成されており、液体を含浸保持する液体吸収体を前記液体供給路と前記連通路との開口を塞ぐようにして収納し、外気と連通している液体吸収体収納室とを有することを特徴とする液体供給機構。 A liquid supply mechanism for temporarily storing the liquid supplied from the liquid storage container and supplying the stored liquid to the liquid discharge head,
A liquid storage chamber having a liquid storage section for temporarily storing a liquid, and a space portion provided in communication with the liquid storage section;
A liquid supply path that communicates with the liquid storage section and a communication path that communicates with the space section are formed, and the liquid absorber that is impregnated and retained with the liquid is blocked by the opening of the liquid supply path and the communication path. A liquid supply mechanism comprising: a liquid absorber storage chamber which is stored in communication with outside air.
液体を収納する液体収納室と、
前記液体収納室に隣接して設けられており、前記液体収納室の底部と連通する液体供給路、および前記液体収納室の上部と連通する連通路が形成されており、液体を含浸保持する液体吸収体を前記液体供給路と前記連通路との開口を塞ぐようにして収納し、外気と連通している液体吸収体収納室とを有することを特徴とする液体収納容器。 A liquid storage container for storing liquid therein,
A liquid storage chamber for storing liquid;
A liquid that is provided adjacent to the liquid storage chamber, has a liquid supply path that communicates with the bottom of the liquid storage chamber, and a communication path that communicates with the upper portion of the liquid storage chamber, and impregnates and holds the liquid A liquid storage container comprising: a liquid absorber storage chamber which stores an absorber so as to close an opening of the liquid supply path and the communication path and communicates with outside air.
請求項1から6のいずれか1項に記載の液体供給機構を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。 Liquid discharge comprising an electrothermal converter for generating thermal energy for liquid discharge, and discharging liquid from the discharge port by utilizing film boiling generated in the liquid by the heat energy applied by the electrothermal converter Head,
A liquid discharge head comprising the liquid supply mechanism according to claim 1.
前記液体吐出ヘッドが、請求項12に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする液体吐出ヘッドカートリッジ。 A liquid storage container for storing a liquid therein, a joint portion that is detachably connected to the liquid storage container, and an electrothermal transducer for generating thermal energy for liquid discharge. In a liquid discharge head cartridge having a liquid discharge head that discharges liquid from the discharge port using film boiling generated in the liquid by heat energy applied by the converter,
The liquid discharge head cartridge according to claim 12, wherein the liquid discharge head is the liquid discharge head according to claim 12.
前記液体収納容器が、請求項7から11のいずれか1項に記載の液体収納容器であることを特徴とする液体吐出ヘッドカートリッジ。 A liquid storage container for storing a liquid therein, a joint portion that is detachably connected to the liquid storage container, and an electrothermal transducer for generating thermal energy for liquid discharge. In a liquid discharge head cartridge having a liquid discharge head that discharges liquid from the discharge port using film boiling generated in the liquid by heat energy applied by the converter,
The liquid discharge head cartridge according to claim 7, wherein the liquid storage container is the liquid storage container according to claim 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003402379A JP2005161640A (en) | 2003-12-02 | 2003-12-02 | Liquid supply mechanism, liquid storage vessel, liquid ejecting head, liquid ejecting head cartridge, and recording apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8029115B2 (en) | 2007-02-28 | 2011-10-04 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid ejection device |
JP2018140609A (en) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | ブラザー工業株式会社 | Image recording device |
-
2003
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