JP2005271554A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】バネ部材（コイルスプリング）の状態にかかわらず、排気パージごとの排気パージ量のばらつきを防止したインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】連通口４２Ｃを、バルブロッド４４ｂに嵌合するシール材４４ｃを介して、弁部４４ａによって開閉する。弁室の大径孔部４２Ａの内部にコイルスプリング４５を設け、連通口４２Ｃを閉塞する方向に弁体４４（弁部４４ａ）を付勢する。コイルスプリング４５の上端部は（前記弁室の中央部に配設される）上ケース２７の係合凸部２７ｂの外側に嵌合し、下端部は弁部４４ａ上側の凹部４４ａａ内に嵌挿する。係合凸部２７ｂの周囲に、排気入口部５２を形成し、排気入口部５２と係合凸部２７ｂの間に、コイルスプリング４５の一端部を接触させる。これにより、コイルスプリング４５の外側に、排気入口部５２から連通口４２Ｃへの排気（空気）の流路を形成する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、インクジェットプリンタ、特にインク流路内に発生した気泡を分離・滞留させ、この気泡を外部に排出することができるインクジェットプリンタに関するものである。

製品として薄さを確保するために、キャリッジとしての大きさを薄くしたい、つまりキャリッジ上にインクタンクを搭載しない構成としたいという要求がある。そのためには、プリンタ本体に設けたインクタンクのインクを、インク供給チューブを介して、キャリッジ上の記録ヘッドに供給する必要がある。

このようなインク供給チューブを用いるインクジェットプリンタでは、チューブを構成する材料の特性から、空気がチューブを透過してインク中に溶解することを避けられず、記録ヘッドの上流側に気泡滞留室を設け、気泡を除去することが必要になる。

インク供給チューブを用いるインクジェットプリンタにおける気泡の除去技術として、記録ヘッドの上部にマニホールド（気泡滞留室として機能）を設け、静止位置側にインクタンクと循環ポンプとを設け、この循環ポンプを駆動させて気泡を除去するように構成したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の技術では、循環のために循環ポンプからインクタンクへの戻りチューブが必要となり、装置が大型化・複雑化するという課題がある。

また、インク供給チューブ内で気泡として発生した空気をキャリッジに搭載したタンクの上部に蓄積し、排気ポンプにより排出し、また、排出後に排気弁によりタンクを密閉するものも知られている（例えば特許文献２参照）。

本発明者は、前述したようなインクジェットプリンタにおいて、図１０に示すように、気泡滞留室（図示せず）に排気通路１０８を通じて連通する通路孔１０１内に、その通路孔１０１の軸線方向に沿って弁体１０２を変位させることにより、気泡滞留室内の気泡を排出することを可能にした排気弁手段１０３を設けたものを開発した。そして、通路孔１０１を開閉するＯリング１０４（シール材）の内径を、弁体１０２のバルブロッド１０２ｂの外径より小さくして、弁体１０２を持ち上げると、Ｏリング１０４も一緒に上昇する構成としている。また、シール性を高めるために、弁部１０２ａを、通路孔１０１（連通口１０１ａ）を閉じる方向に付勢するコイルスプリング１０５を設けている。

上記排気弁手段１０３では、コイルスプリング１０５の上端部が外嵌される係合突部１０６に排気入口部１０７が設けられるので、その排気入口部１０７より導入された排気が、コイルスプリング１０５の線材の間を通じてコイルスプリング１０５の外側に流れ、通路孔１０１の連通口１０１ａを通じて排気される。
特開２０００−１０３０８４号公報（図１参照） 特開２００２−２４０３１０号公報（図５参照）

上記排気弁手段１０３では、排気が入ってくる際には、コイルスプリング１０５が圧縮され、コイルスプリング１０５の線材間の間隔が小さくなるので、流路抵抗が大きくなる。このように流路抵抗が大きくなると、排気の有無は制御できないので、排気パージごとに排気バージ量にばらつきが生じる。

本発明は、バネ部材（コイルスプリング）の状態にかかわらず、排気パージごとの排気パージ量のばらつきを防止したインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ノズルからインクを噴射して被記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、その記録ヘッドに供給されるインクを貯えるインクタンクと、そのインクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、前記インク流路を通じて供給されたインクを貯留するバッファタンクと、前記バッファタンク内に滞留した気体を排気通路を通じて外部に排気可能である排気弁手段とを備えるインクジェットプリンタにおいて、前記排気弁手段は、排気入口部と排気出口部とを有する弁室と、この弁室の排気入口部または排気出口部を開閉する弁体とを備えるものであり、前記弁体が、前記排気入口部または排気出口部を開閉する弁部と、この弁部に連接されるバルブロッドと、前記排気入口部または排気出口部を前記弁部を閉じる方向に付勢するバネ部材とを備え、前記排気入口部から排気出口部への気体の流路が、前記弁室の中央部に配設された前記バネ部材の外側に形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、排気入口部から排気出口部への気体の流路が、弁室の中央部に配設されたバネ部材の外側に形成されているので、バネ部材が圧縮状態にあっても、バネ部材の状態による影響を受けることなく、弁室内において、排気入口部から排気出口部への気体（排気）の流れが生ずる。よって、排気パージごとの排気パージ量のばらつきを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、前記排気弁手段が、前記弁体が前記弁室内を摺動可能で、前記バネ部材を圧縮して前記排気入口部または排気出口部を開放する構成とする。

このようにすれば、弁体（バルブロッド）が弁室内を摺動し、シール材が弁座面に当接することで排気入口部または排気出口部を閉じることができ、バルブロッドが前記シール材と一緒に前記弁座面から離隔することで排気入口部または排気出口部が開放される。

請求項３の発明は、請求項１または２記載のインクジェットプリンタにおいて、前記排気弁手段が、前記排気入口部または排気出口部の周囲に形成される弁座面と、前記排気入口部または排気出口部に対向して形成され前記バネ部材の一端部が嵌り込む係合凸部と、前記弁体の弁部に形成され前記バネ部材の他端部を収納する凹部とを有し、前記係合凸部の周囲に、前記排気出口部または排気入口部が形成されている構成とする。

このようにすれば、バネ部材の一端部が嵌り込む係合凸部の周囲に、排気出口部または排気入口部が形成されているので、排気入口部から排気出口部への気体（排気）の流路が、弁室の中央部に配設された前記バネ部材の外側に簡単に形成される。

請求項４の発明は、請求項３記載のインクジェットプリンタにおいて、前記排気出口部または排気入口部と前記係合凸部との間に、前記バネ部材の一端部が接触している構成とする。

このようにすれば、排気入口部または排気出口部と係合凸部の間に、前記バネ部材の一端部が接触するようになるので、排気入口部または排気出口部の開口部分が開放され、その開口部分全体を通じて気体（排気）が、弁室内へ流れ込み、排気出口から出て行くようになり、排気パージごとに排気の安定した流れが確保される。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記弁部が、前記バルブロッドに嵌合されるシール材を介して前記排気入口部または排気出口部を閉じる構成とする。

このようにすれば、バルブロッドに嵌合するシール材を介して前記排気入口部または排気出口部が閉じられるので、弁閉止状態では、排気入口部から排気出口部への気体（排気）の流れがシール材によって確実に遮断される。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記弁部が、それの外側面に、前記弁室の内壁面に向かって突出する複数の突出部が円周方向に等角度間隔で設けられている構成とする。

このようにすれば、弁体が弁室内を摺動する際に、弁体の軸線が傾斜すると、突出部が弁室の内壁面に当接し、大きく傾斜するのが回避され、スムーズな弁体の摺動が実現される。

請求項７の発明は、請求項３〜６のいずれかに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記弁体の摺動方向に投影したときにできる前記弁室の投影像を弁室像、前記弁部の投影像を弁部像、前記凸部の周囲に形成された前記排気入口部または前記排気出口部の投影像を連通孔像、および前記気体の流路に対応する間隙の投影像を間隙像としたときに、前記弁部像は、前記弁室像内に含まれるとともに、当該２つの投影像の外形線の間には前記間隙像が位置しており、前記間隙像に少なくとも前記連通孔像の一部が重なっている構成とする。

このようにすれば、弁部像は、弁室像内に含まれるとともに、これら２つの投影像の外形線の間には間隙像が位置し、その間隙像に連通孔像の少なくとも一部が重なっているので、バネ部材の外側に安定した排気の流れが確保され、排気パージごとに排気が、排気パージ量のばらつきなく流れる。

請求項８の発明は、請求項７に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記連通孔像に重なる前記間隙像の面積が、これ以外の前記間隙像の面積に比べて広いことが望ましい。

このようにすれば、間隙像に重なる連通孔像の面積がこれ以外の連通孔像の面積に比べて広くなるので、間隙像に重なる連通孔像として広い面積が確保されて、排気の流路抵抗が小さくなり、排気入口部から排気出口部にスムーズな気体の流れを確保する上で有利になる。よって、（排気パージごとの）排気パージ量のばらつきを防止することができる。

請求項９の発明は、請求項７または８に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記連通孔像に重なる前記間隙像の面積が、これ以外の前記間隙像の面積に比べて広い構成とする。

このようにすれば、連通孔像に重なる間隙像の面積がこれ以外の間隙像の面積に比べて広いので、間隙像の広い面積を利用することができ、排気入口部から排気出口部にスムーズな気体の流れを確保する上で有利となる。よって、排気パージごとの排気パージ量のばらつきを防止することができる。

請求項１０の発明は、請求項７〜９のいずれかに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記弁室像は、円形状の外形線を有し、複数の前記連通孔像が、前記弁室像の外形線に沿う同心円上に配置されている構成とする。

このようにすれば、同心円上に、複数の排気入口部または排気出口部（連通孔）をバランスよく配置することができる。

本発明は、排気弁手段の排気入口部から排気出口部への気体の流路を、弁室の中央部に配設されたバネ部材の外側に形成しているので、バネ部材の状態による影響を受けることなく、弁室内の周囲に排気入口部から排気出口部への気体のスムーズな流れを確保して、排気パージごとの排気パージ量のばらつきを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って詳細に説明する。

図１は本発明に係るインクジェットプリンタの主たる構成要素を示す概略構成図、図２はインクジェットプリンタヘッドの底面図、図３は記録ヘッド、補強フレーム、ヘッドホルダ、及びバッファタンクの分解斜視図である。

図１〜図３に示すように、インクジェットプリンタ１００は、インクジェットプリンタヘッド１として、ノズル孔からインクを吐出するインクジェット式でかつ薄板形状である記録ヘッド１１と、この記録ヘッド１１が搭載され合成樹脂材料により形成されるヘッドホルダ１２とを備える。そして、ヘッドホルダ１２は、用紙Ｐ（被記録媒体）に対して移動するキャリッジとして機能する。インクタンク（図示せず）からのインクは、インク供給チューブ１３ａ〜１３ｄ（インク流路）を介して、ヘッドホルダ１２に搭載されたバッファタンク１４に供給されて一時的に滞留する。ここで、供給されたインクに含まれる気体が排気可能に分離され、インクの方はインク吐出による消費に合わせて記録ヘッド１１に供給される。なお、前記インクタンクは、プリンタフレーム（図示せず）に着脱可能に載置され、記録ヘッド１１に供給する大量のインクを貯留するものである。具体的に図示していないが、フルカラー記録のために、複数のインクタンク（個別の色、即ち、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー用のインクタンク）が前記プリンタフレームに設けられている。

ヘッドホルダ１２は、前記プリンタフレームの前後において平行に設けられフレーム左右方向に延びる後側ガイド部材２Ａと前側ガイド部材２Ｂとにスライド移動可能に支持されている。後側ガイド部材２Ａは、スライド移動方向と直交する断面をほぼＬ字形に形成され、前側ガイド部材２Ｂは、スライド移動方向に延びる水平な面を有している。そして、このヘッドホルダ１２に、駆動プーリ３Ａと従動プーリ３Ｂとの間に巻き掛けられたエンドレスのタイミングベルト４の一部が連結され、駆動プーリ３Ａを駆動モータ５で回転駆動することで、ヘッドホルダ１２がタイミングベルト４を介してガイド部材２Ａ，２Ｂに沿ってフレーム左右方向に往復移動する構成とされている。ヘッドホルダ１２の上側部分はカバー２４にて覆われている。なお、具体的に図示していないが、周知の用紙搬送機構により、用紙Ｐは記録ヘッド１１の下面側でヘッドホルダ１２の移動方向と直交する方向（図１の矢印Ａ方向）に、記録可能な状態で搬送される。また、後述するメンテナンスユニット７０（ノズル面のクリーニングを行い、また、色毎にインクを選択的に吸引するための回復処理、及びバッファタンク１４内に滞留する気泡（空気）を除去する除去処理を行うもの）のほか、インク受け部（記録動作中に定期的にノズルの目詰まり防止のためのインク吐出（フラッシング）を行うもの）が配設されている。

記録ヘッド１１の下面には、図２（記録ヘッド１１を下面からみた図）において左側からブラックインク（ＢＫ）用のノズル１６ａの２列と、シアンインク（Ｃ）用のノズル１６ｂの列と、イエローインク（Ｙ）用のノズル１６ｃの列と、マゼンタインク（Ｍ）用のノズル１６ｄの列とが、ヘッドホルダ１２の移動方向（主走査方向）と直交する方向に沿って長く形成されている。そして、用紙Ｐの上面に対向するように各ノズル１６ａ〜１６ｄが下方に向けて開口している。

記録ヘッド１１の一端側には、図３に示すように、キャビティユニット１７のインク供給口１８ａ〜１８ｄが上面に列状に開口して各インク色（本実施形態では４色）毎に設けられている。これらインク供給口１８ａ〜１８ｄから延びる各インク供給チャンネルを介してインクが分配され、圧電アクチュエータ１９の駆動によりノズル１６ａ〜１６ｄからインクを吐出させるように構成されている。ブラックインク（ＢＫ）用のインク供給口１８ａは、シアンインク（Ｃ）用、イエローインク（Ｙ）用及びマゼンタインク（Ｍ）用のインク供給口１８ｂ〜１８ｄよりも開口面積が大きく形成されている。

記録ヘッド１１においては、平面視で圧電アクチュエータ１９の外形状をキャビティユニット１７の外形状よりも小さくし、キャビティユニット１７の背面に圧電アクチュエータ１９を積層した際に、インク供給口１８ａ〜１８ｄを含む圧電アクチュエータ１９周囲のキャビティユニット１７の背面が記録ヘッド１１の背面側において露出するようにしている。

圧電アクチュエータ１９の上面には、そのアクチュエータ１９に電圧を印加するフレキシブルフラットケーブル２０が固定されている。フレキシブルフラットケーブル２０は、ドライバＩＣ２１を備え、バッファタンク１４の上側に設けられたプリント基板２２（図５参照）に電気的に接続される。プリント基板２２は、他のフレキシブルフラットケーブル２０’を介して前記プリンタフレーム側のプリント基板（図示せず）に接続される構成となっている。ドライバＩＣ２１は発熱するので、それを冷却するためにアルミニウム合金製のヒートシンク２３がドライバＩＣ２１に押し付けられ（図６参照）、ドライバＩＣ２１がヒートシンク２３を介して自然冷却されるようになっている。

図４〜図６に示すように、バッファタンク１４は、本体ケース２５の内部を仕切壁にて区画することで、インク色毎に独立した複数の気泡滞留室、つまりブラックインク（ＢＫ）用の気泡滞留室３１ａ、シアンインク（Ｃ）用の気泡滞留室３１ｂ、イエローインク（Ｙ）用の気泡滞留室３１ｃ及びマゼンタインク（Ｍ）用の気泡滞留室３１ｄを備えている。

バッファタンク１４の本体ケース２５は、上面を開放した箱状の下ケース２６と、その下ケース２６の上面を覆って下ケース２６に固定された上ケース２７とから構成される。下ケース２６及び上ケース２７は共に合成樹脂材料にて射出成形されたものであり、超音波溶着等にて液密的に結合されている。これら両ケース２６，２７が結合されることによって、下ケース２６側にインクを一時的に滞留させるタンク室（図示せず）が色毎に形成され、上ケース２７側にはインクから分離された気体を貯留する気泡滞留室３１ａ〜３１ｄが形成される。なお、気泡滞留室３１ａ〜３１ｄは、それらがそれぞれ１つの単独の室で形成されている場合だけでなく、それぞれの室が色毎に分割された複数の室から構成される場合も含まれる。そして、各気泡滞留室３１ａ〜３１ｄは、それらの端部において各インク色毎のインク流出口３２ａ〜３２ｄに連通している。

ヘッドホルダ１２の底側の壁である底板１２ａは、記録ヘッド１１の背面とほぼ平行であり、この底板１２ａの下面に記録ヘッド１１が接着されている。また、ヘッドホルダ１２の底板１２ａの上側には、インクを一時的に滞留させるバッファタンク１４と、このバッファタンク１４の気泡滞留室３１ａ〜３１ｄ内の空気を排気するための排気弁手段１５とを含む本体ケース２５が搭載されている。

インク流出口３２ａ〜３２ｄは、下ケース２６の下面に並んで位置し、底板１２ａよりも下方に突出した位置で、下向きに開口している。一方、キャビティユニット１７（記録ヘッド１１）は、キャビティユニット１７の内部に形成された各インク色毎のインク供給チャンネル（マニホールド）の端部と連通した複数のインク供給口１８ａ〜１８ｄを、各インク流出口３２ａ〜３２ｄと対向した上面に備えている。インク流出口３２ａ〜３２ｄは、補強フレーム３３に貫通して設けたインク流路孔３３ｂ〜３３ｅやゴムパッキン等の弾性シール材３４を介して、記録ヘッド１１の各インク供給口１８ａ〜１８ｄと連通している。

この記録ヘッド１１は、その背面に枠状の補強フレーム３３を介在させて、ヘッドホルダ１２の下側に固定される。補強フレーム３３は、図３に示すように、記録ヘッド１１の背面に沿った偏平な薄板形状を有しているとともに、補強フレーム３３の中央開口部３３ａ内の大きさは、平面視で圧電アクチュエータ１９の外形状よりも僅かに大きく、かつキャビティユニット１７の外形状よりも小さく形成されている。そのため、補強フレーム３３は、その中央開口部３３ａ内に圧電アクチュエータ１９とフレキシブルフラットケーブル２０とを位置させるように、キャビティユニット１７の背面に接着固定される。

この補強フレーム３３は、金属製（例えばＳＵＳ４３０）で、キャビティユニット１７よりも厚く、かつ剛性が大きく形成されている。補強フレーム３３は、キャビティユニット１７のインク供給口１８ａ〜１８ｄに対応する補強フレーム３３の一端側の位置に、バッファタンク１４のインク流出口３２ａ〜３２ｄと、キャビティユニット１７のインク供給口１８ａ〜１８ｄとを接続する４つのインク流路孔３３ｂ〜３３ｅが列状に穿設されている。

記録ヘッド１１と補強フレーム３３との間の段差を解消し記録ヘッド１１を保護するために、記録ヘッド１１の周囲に位置する平面視コ字形状の保護カバー５１が、補強フレーム３３に取り付けられている。

また、補強フレーム３３の隅部にはネジ穴３３ｆ，３３ｇが設けられている。そして、このネジ穴３３ｆ，３３ｇに対応させて、バッファタンク１４の外周面に外周方向に突出するフランジ状の取付部１４ａを設け、各取付部１４ａにそれぞれ取付穴１４ｂが穿設されている。そして、締結部材としてネジ２８が、各取付穴１４ｂを通じて、ネジ穴３３ｆ，３３ｇにそれぞれ螺合され、これにより底板１２ａの下面に接着固定された補強フレーム３３の上面にバッファタンク１４が固定される。

インク流出口３２ａ〜３２ｄが設けられている部位とは反対側の部位に、上ケース２７（本体ケース２５）の側面からフランジ状のタンク延長部２７ａが側方に突出し、そのタンク延長部２７ａには、図３及び図４に示すように各インク色毎のインク流路、すなわちブラックインク（ＢＫ）用、シアンインク（Ｃ）、イエローインク（Ｙ）用及びマゼンタインク（Ｍ）用の各インク流路３５ａ，３５ｂ，３５ｃ、３５ｄが独立して形成され、それらの下流端が下ケース２６に形成された色毎のタンク室（図示せず）を介して気泡滞留室３１ａ〜３１ｄにそれぞれ連通されている。上ケース２７のタンク延長部２７ａの下側には、そのタンク延長部２７ａに対応して、ヘッドホルダ１２のホルダ延長部１２ｂが形成されている。このホルダ延長部１２ｂは、バッファタンク１４が収納される箱形状のホルダ本体１２ｃの上端部から、タンク延長部２７ａに対応して延びている。両延長部２７ａ，１２ｂの先端部分に対して、各インク色毎のインク流路を有するチューブジョイント３６がばね３７により弾性的に取り付けられている。これにより、インク流路３５ａ〜３５ｄの上流端がチューブジョイント３６内部の各インク流路に連通している。

そしてチューブジョイント３６は、内部の各インク流路に連通するチューブ接続口部３６ａ〜３６ｄを有し、このチューブ接続口部３６ａ〜３６ｄには、一端部が前記プリンタフレーム側のインクタンクに連通するインク供給チューブ１３ａ〜１３ｄの他端部が着脱可能に接続されている。また、チューブジョイント３６には、プリント基板２２とプリンタフレーム側のプリント基板とを接続するためのフレキシブルフラットケーブル２０’（図１参照）を係止する係止部３６ｅが一体に設けられている。

また、上ケース２７の上面側には、それぞれ気泡滞留室３１ａ〜３１ｄの上部空間部に一端部が連通する排気通路４１ａ〜４１ｄが各インク色毎に（４つ）独立して凹み形成されている。この排気通路４１ａ〜４１ｄの他端部は、本体ケース２５を横切って延び、下ケース２６に貫通形成された各インク色毎の排気孔４２ａ〜４２ｄの上端に連通している。なお、各排気通路４１ａ〜４１ｄは、それらの開放上面を可撓性膜４３で覆うことで画定されている。

続いて、バッファタンク１４の気泡滞留室３１ａ〜３１ｄ内の空気を排気するための排気弁手段１５について説明する。

下ケース２６の一側に形成される排気孔４２ａ〜４２ｄは、図６に示すように、上下方向に長くかつ上下に開口するもので、排気入口部５２と排気出口部（連通口４２Ｃ）とを有し弁体４４が摺動可能である弁室として機能し、インク色毎に（４つ）形成される。各排気孔４２ａ〜４２ｄは、上側の大径孔部と、下側に位置する小径孔部とを有し、それらが連通口を通じて連通している（図６では、排気孔４２ｄについての大径孔部４２Ａ、小径孔部４２Ｂ、連通口４２Ｃ（排気出口部）のみ図示するが、他の排気孔４２ａ〜４２ｃも同様である）。

弁体４４は、大径の弁部４４ａと、その下端に一体に連接した小径のバルブロッド４４ｂと、このバルブロッド４４ｂに被嵌（嵌合）されたリング状のシール材４４ｃとを備える。弁部４４ａは、バルブロッド４４ｂよりも大径とされ、シール材４４ｃがその弁部４４ａに接触するようにバルブロッド４４ｂに設けられている。また、弁部４４ａは、シール材４４ｃを介して、大径孔部４２Ａの底面であり小径孔部４２Ｂの上端開口部である連通口４２Ｃの周囲の開口端面４２Ｄ（弁座面）と対向する。そして、排気孔４２ｄの大径孔部４２Ａには大径の弁部４４ａが、小径孔部４２Ｂにはバルブロッド４４ｂが、それぞれ空気（気体）の流通を可能にする隙間を残して挿入されることで、弁体４４がその中心軸線方向において排気孔４２ｄ（弁室）内に摺動可能に支持されている。バルブロッド４４ｂは、後述するように弁開放時に、メンテナンスユニット７０に設けられた突出軸部７２ａによって押し上げられるため、それの下端が（弁閉止状態で）小径孔部４２Ｂの下端開口部近傍に位置するようになっている。なお、シール材４４ｃとしては、ゴム状の弾性体のパッキン等が好適であり、この実施形態では、シール材４４ｃとしてＯリングが用いられる。

大気に連通する連通口４２Ｃ周囲の開口端面４２Ｄが弁座面となり、この開口端面４２Ｄと弁部４４ａとの間にシール材４４ｃが配置される。よって、連通口４２Ｃ（排気出口部）は、バルブロッド４４ｂに嵌合するシール材４４ｃを介して、弁部４４ａによって開閉される。

また、大径孔部４２Ａの内部には、連通口４２Ｃを閉塞する方向に弁体４４（弁部４４ａ）を付勢する付勢手段として、コイルスプリング４５が挿入されている。つまり、コイルスプリング４５（バネ部材）の上端部（一端部）は（前記弁室の中央部に配設される）上ケース２７の係合凸部２７ｂの外側に嵌合され、下端部（他端部）は弁部４４ａ上側の凹部４４ａａ内に嵌挿されている。係合凸部２７ｂの周囲に、複数の排気入口部５２が形成されている。つまり、排気入口部５２と係合凸部２７ｂの間に、コイルスプリング４５の一端部が接触している。よって、コイルスプリング４５の外側に、排気入口部５２から連通口４２Ｃ（排気出口部）への排気（空気）の流路が形成されていることになる。

とりわけ、連通口４２Ｃを開放して排気をする場合には、バルブロッド４４ｂを摺動してコイルスプリング４５を圧縮することになる。そのため、排気入口部５２から流入してくる排気は、コイルスプリング４５の内側に入りにくくなるとともに、大径孔部４２Ａの内壁面とコイルスプリング４５との間に滑らかな排気の流れが形成されることになる。すなわち、大径孔部４２Ａの内壁面とコイルスプリング４５の外側面との間の隙間が流路抵抗の低い流路となる。さらに、弁部４２ａの外周面とともに排気入口部５２から連通口４２Ｃまで、図８に示すように、流路抵抗を増大させる要因となる障害物のない排気の流路が形成されることになる。

このように、コイルスプリング４５によって、シール材４４ｃが開口端面４２Ｄに当接する方向に弁部４４ａが常時付勢されているので、後述する突出軸部７２ａによる押し上げ力が弁体４４に作用しない通常時は、排気弁手段１５は、連通口４２Ｃ（排気出口部）を閉じる弁閉止状態となる。

ところで、弁体４４は、具体的には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、弁体４４の摺動方向と直交する方向に関しての、バルブロッド４４ｂの切断面は、当該切断面と前記摺動方向に伸びる軸線とが交差して作る交点部４４ｅから５つ（複数）の突出面部４４ｆが放射状に突出して構成される。そして、前記切断面の外形形状が交点部４４ｅを中心とする回転対称形であり、バルブロッド４４ｂは、突出面部４４ｆと同数の溝部４４ｄが形成されている。本実施の形態では、溝部４４ｄは、バルブロッド４４ｂの全長にわたって形成されている。突出面部４４ｆの数は、５つに限らず、回転対称形で、複数であれば、同様な効果が得られる。なお、弁部４４ａの外側面には、大径孔部４２Ａの内壁面に向かって突出する複数の突出部４４ｇが円周方向に等角度間隔で設けられ、弁体４４の摺動の際に、弁体４４の軸線が傾くと、大径孔部４２Ａの内壁面と突出部４４ｇとが接触して、弁体４４の軸線が大きく傾くのを回避して、弁体４４の円滑な摺動を実現する構成とされている。

これにより、弁部４４ａの外側面は、位置により偏りのない流路抵抗を有する排気に対する流路を大径孔部４２Ａとの間で形成することになる。さらに、滑らかに排気がなされ流路抵抗の低減に寄与する。なお、流路抵抗の低減という観点からは、弁部４４ａに形成される突出部４４ｇは、弁体４４の摺動方向に見たときの平面視で、できるだけ円周方向の幅を狭くすることが有利である。また、突出部４４ｇの大径孔部４２Ａとの当接面の面積は、弁体に対する摺動抵抗として現れて、その動きの滑らかさを損なうことがあるので、動きの滑らかさを失わない範囲で突出部４４ｇは摺動方向に延在していることが好適である。これは、排気の流れを整流するという点でも有利である。

このバルブロッド４４ｂに形成された５つの溝部４４ｄが、弁部４４ａとシール材４４ｃとが離れたとき、バルブロッド４４ｂとシール材４４ｃとの間に空気の流れを確実に許容する隙間（排気の流路）として機能する。よって、弁閉止状態でシール材４４ｃが接触する開口端面４２Ｄとそのシール材４４ｃとの間にインクが付着し、そのインクが接着機能を発揮して、バルブロッド４４ｂだけが上昇して、シール材４４ｃが開口端面４２Ｄ上に残るという現象が生じても、溝部４４ｄを通じて連通していることになるので、排気は可能となる。この結果、気泡滞留室３１ａ〜３１ｄ内に気泡（空気）が溜まり続けるということがなく、その気泡（空気）が記録ヘッド１１の方に移動することもないので、正常な印字が妨げられることもない。

さらに、前記弁室となる排気孔４２ｄと、弁部４４ａと、係合凸部２７ｂの周囲に形成される排気入口部５２との関係について、これらを平面視した（すなわち弁体４４の摺動方向に投影した）ときの状態で、図９に沿って詳述する。ここで、弁体４４の摺動方向に投影したときにできる前記弁室の投影像を弁室像Ｓ１、弁部４４ａの投影像を弁部像Ｓ２、および係合凸部２７ｂの周囲に形成された排気入口部５２の投影像を連通孔像Ｓ３、弁部４４ａの周囲であって排気の流路に対応する間隙を間隙像Ｓ４とする。

弁部像Ｓ２は弁室像Ｓ１内に含まれる。これら２つの像Ｓ１，Ｓ２の外形線の間に間隙像Ｓ４が形成されることになる。この間隙像Ｓ４に連通孔像Ｓ３が重なって、排気（空気）の流路が形成される。弁室像Ｓ１は円形の外形形状を有し、複数の連通孔像Ｓ３（本実施の形態では４つ）が、弁室像Ｓ１の外形に沿う同心円上に位置している。

この場合、排気が流れる流路について広い流路断面積を確保して流路抵抗を低減するために、間隙像Ｓ４に重なる連通孔像Ｓ３の面積が、これ以外の連通孔像Ｓ３（つまり間隙像Ｓ４に重なっていない連通孔像Ｓ３）の面積に比べて広いことが望ましい。なお、本実施の形態では、連通孔像Ｓ３に重なる間隙像Ｓ４の面積は、これ以外の間隙像Ｓ４（連通孔像Ｓ３に重なっていない間隙像Ｓ４）の面積に比べて広くなるように構成されており、同様に排気の流路抵抗を低減するために有利である。

さらに、間隙像Ｓ４に連通孔像Ｓ３が重なるような構成にすることにより、排気入口部５２から連通口４２Ｃに至る排気の流路が、排気入口部５２から直線的に見通すことができる流路部分を含んで構成されることになり、排気が滑らかに流れ易くなり流路抵抗の低減に寄与する。また、排気の滑らかな流れという観点からは、上述のように、間隙像Ｓ４に重ならない連通孔像Ｓ３の面積を極力狭くすることが有効であるが、図９に示すように、一部の連通孔像Ｓ３は間隙像Ｓ４に重なっていない。しかし、本実施の形態では、弁部４４ａにコイルスプリング４５を嵌挿する凹部４２ａａを形成するために、弁部４４ａの外周側部分から排気入口部５２方向に立ち上がった円筒形状側壁部が、上に凸の円弧状の頭頂部を有している。これにより、排気入口部５２から流入した排気の一部は、弁部４４ａの円筒形状側壁部の頭頂部によって遮られることになるが、頭頂部が上に凸の円弧状となっているので、流れを大きく乱すことなく、頭頂部によって遮られる大部分の排気を大径孔部４２Ａの内壁面と弁部４４ａの円筒形状側壁部とで作る間隙に滑らかに導くようになっている。また、連通孔像Ｓ３に重なる間隙像Ｓ４の面積をそれ以外の間隙像Ｓ４の面積に比べて大きく取ってあるので、流路抵抗は低いものになっている。なお、間隙像Ｓ４と連通孔像Ｓ３との関係は、図９に示したように、ほぼドーナツ状に形成された間隙像Ｓ４の円周方向に等角度間隔で複数の連通孔像Ｓ３（本実施形態では、３個）が配設されている。このように、等角度間隔の配置を取っているので、排気の滑らかな流れが実現されるとともに流路抵抗の低減にも寄与している。

すなわち、本実施の形態における排気弁手段は、その排気入口部５２から連通口４２Ｃに至る排気の流路が、直線的に延びる流路として形成されるとともに、その流路内に排気の流れを乱すような凹凸や段差のない滑らかな流路となっている。さらに、排気の滑らかな流れが実現されるとともに流路抵抗が低減された構成となっている。

ノズル面のクリーニング、色毎にインクを選択的に吸引するための回復処理、及びバッファタンク１４内に滞留された気泡（空気）を除去する除去処理を行うメンテナンスユニット７０は、記録ヘッド１１のノズル１６ａ〜１６ｄの開口面を開閉可能に覆う第１のキャップ部材７１と、排気弁手段１５の下端面（すなわち各小径孔部４２ｂの下端開口面）を個別に開閉可能に覆う複数の第２のキャップ部材７２とを備える。両キャップ部材７１，７２は、公知のメンテナンスユニットと同様の上下移動機構７３により、上下移動可能に支持される。キャリッジとしてのヘッドホルダ１２が、印字を行わない待機位置に移動したときに、ノズル１６ａ〜１６ｄの開口面及び排気弁手段１５の下端面に密着する上昇位置にキャップ部材７１，７２が移動し、他の位置ではそれらの面から離隔するように下降位置に移動する。また、第１のキャップ部材７１は、公知のメンテナンスユニットと同様に吸引ポンプ７４に接続され、吸引ポンプ７４の駆動によりノズル１６ａ〜１６ｄから増粘したインクや異物を吸引除去する構成とされる。

各第２のキャップ部材７２は、そのキャップ部材７２よりも突出した突出軸部７２ａをそれぞれ有し、排気弁手段１５の下端面に密着したとき、突出軸部７２ａにより、弁体４４をコイルスプリング４５の付勢力に抗して押し上げ、シール材４４ｃを大径孔部４２Ａの開口端面４２Ｄから離し、連通口４２Ｃを開放する弁開放状態にする。

各第２のキャップ部材７２は共通の流路を介して吸引ポンプ７４に接続され、吸引ポンプ７４の駆動により各気泡滞留室３１ａ〜３１ｄ内に蓄積した気泡が一括して吸引され大気に排出される。これは、インクタンクからインク供給チューブ１３ａ〜１３ｄを通して記録ヘッド１１に供給されるインクを、そのインク流路の途中となる気泡滞留室３１ａ〜３１ｄ内に一旦貯留することで、インク中から気泡を分離浮上させ、気泡滞留室３１ａ〜３１ｄの上部に蓄積した気泡を、上記のように、吸引ポンプ７４により排出させるのである。

第１のキャップ部材７１と第２のキャップ部材７２は、切替弁７５により択一的に吸引ポンプ７４に接続される。第１のキャップ部材７１と第２のキャップ部材７２は、上下移動機構７３により、同時にノズル１６ａ〜１６ｄの開口面及び排気弁手段１５の下端面に密着する。それから、例えば、まず第２のキャップ部材７２を通して気泡滞留室３１ａ〜３１ｄの上部に蓄積した気泡を排出しその後、第１のキャップ部材７１を通してノズル１６ａ〜１６ｄからインクを排出する。仮に第１のキャップ部材７１のみで気泡滞留室３１ａ〜３１ｄの気泡を排出しようとすると、多量のインクを排出しなければならないが、上記のようにすることで、少ないインク排出量で、気泡の排出及び記録ヘッドの回復処理を行うことができる。

ノズル１６ａ〜１６ｄからのインク吸引のみ、または気泡滞留室３１ａ〜３１ｄの気泡の排出のみを、それぞれ単独に行うこともできる。また、上記のように吸引ポンプ７４の吸引動作に代えて、インクタンク側から、インクに正圧を加えて、ノズル１６ａ〜１６ｄから増粘したインクや異物を吸引除去したり、気泡滞留室３１ａ〜３１ｄの気泡を排出することもできる。あるいは、吸引動作とインクヘの正圧印加を併用することもできる。

以上の構成によれば、印字が行われている通常時には、弁体４４は、コイルスプリング４５によって常時下向きに押圧されており、シール材４４ｃが弁部４４ａおよび弁座面に当接した状態（シール材４４ｃが弁部４４ａと連通口４２Ｃの開口端面４２Ｄとの間で押圧挟持された状態）で連通口４２Ｃ（排気出口部）を閉じ、図６に示すように、弁閉止状態となる。

一方、待機位置に移動したときには、バルブロッド４４ｂが、第２のキャップ部材７２の突出軸部７２ａによって上方に押し上げられ、コイルスプリング４５が圧縮される。このとき、シール材４４ｃは、図８（ａ）に示すように、弁部４４ａと一緒に移動するか、図８（ｂ）に示すように開口端面４２Ｄ（弁座面）上に残ることになるが、いずれの場合にも、排気孔４２ｄは溝部４４ｄを通じて連通状態となり、つまり連通口４２Ｃ（排気出口部）が開放され、連通口４２Ｃに対する弁開放状態となる。これにより、気泡滞留室３１ｄの気泡が連通口４２Ｃから小径孔部４２Ｂ及び吸引ポンプ７４を介して、大気へ排気可能となるのである。

また、この弁開放状態では、圧縮されるコイルスプリング４５の外側に、排気孔（弁室）内に排気が流入する複数の排気入口部５２が設けられているので、図１０に示す構造のようにコイルスプリング４５の圧縮により流路抵抗が増大して、排気パージごとの排気パージ量がばらつくのを回避することができる。

前記実施の形態では、弁体４４の弁部４４ａが連通口４２Ｃ（排気出口部）を開閉するようにしているが、逆に排気入口部を開閉する場合にも同様に適用することができる。

本発明に係るインクジェットプリンタの主たる構成要素を示す概略構成図である。 インクジェットプリンタヘッドの底面図である。 記録ヘッド、補強フレーム、ヘッドホルダ、及びバッファタンクの分解斜視図である。 本発明に係るインクジェットプリンタヘッドを、一部を断面で示す平面図である。 図４のV-V線における断面図である。 図４のVI-VI線における断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ弁体の実施の形態を示し、（ａ）は一部断面正面図、（ｂ）は底面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ排気弁手段の動作を示し、（ａ）はシール材が弁体を一緒に移動する場合を示す説明図、（ｂ）はシール材が弁座面上に残る場合を示す説明図である。 弁室像と、弁部像と、連通孔像（排気出口部または排気入口部）と、間隙像との関係を示す説明図である。 本発明の前提となる構造の説明図である。

符号の説明

Ｐ 用紙
１００ インクジェットプリンタ
１１ 記録ヘッド
１２ ヘッドホルダ
１３ａ〜１３ｄ インク供給チューブ
１４ バッファタンク
１５ 排気弁手段
１６ａ〜１６ｄ ノズル
２７ｂ 係合凸部
３１ａ〜３１ｄ 気泡滞留室
３５ａ〜３５ｄ インク流路
４１ａ〜４１ｄ 排気通路
４２ｄ 排気孔
４２Ａ 大径孔部
４２Ｂ 小径孔部
４２Ｃ 連通口（排気出口部）
４２Ｄ 開口端面（弁座面）
４４ 弁体
４４ａ 弁部
４４ａａ 凹部
４４ｂ バルブロッド
４４ｃ シール材
４４ｇ 突出部
４５ コイルスプリング（バネ部材）
５２ 排気入口部
７０ メンテナンスユニット
７２ａ 突出軸部（ロッド押圧部材）
Ｓ１ 弁室像
Ｓ２ 弁部像
Ｓ３ 連通孔像
Ｓ４ 間隙像

Claims (10)

1. ノズルからインクを噴射して被記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、その記録ヘッドに供給されるインクを貯えるインクタンクと、そのインクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、前記インク流路を通じて供給されたインクを貯留するバッファタンクと、前記バッファタンク内に滞留した気体を排気通路を通じて外部に排気可能である排気弁手段とを備えるインクジェットプリンタにおいて、
   前記排気弁手段は、排気入口部と排気出口部とを有する弁室と、この弁室の排気入口部または排気出口部を開閉する弁体とを備え、
   前記弁体が、前記排気入口部または排気出口部を開閉する弁部と、この弁部に連接されるバルブロッドと、前記排気入口部または排気出口部を閉じる方向に前記弁部を付勢するバネ部材とを備えるものであり、
   前記排気入口部から排気出口部への気体の流路が、前記弁室の中央部に配設された前記バネ部材の外側に形成されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記排気弁手段は、前記弁体が前記弁室内を摺動可能で、前記バネ部材を圧縮して前記排気入口部または排気出口部を開放する構成とされていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記排気弁手段は、前記排気入口部または排気出口部の周囲に形成される弁座面と、前記排気入口部または排気出口部に対向して形成され前記バネ部材の一端部が嵌り込む係合凸部と、前記弁体の弁部に形成され前記バネ部材の他端部を収納する凹部とを有し、
   前記係合凸部の周囲に、前記排気出口部または排気入口部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記排気出口部または排気入口部と前記係合凸部との間に、前記バネ部材の一端部が接触していることを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記弁部は、前記バルブロッドに嵌合されるシール材を介して前記排気入口部または排気出口部を閉じる構成とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記弁部は、それの外側面に、前記弁室の内壁面に向かって突出する複数の突出部が円周方向に等角度間隔で設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記弁体の摺動方向に投影したときにできる前記弁室の投影像を弁室像、前記弁部の投影像を弁部像、前記係合凸部の周囲に形成された前記排気入口部または前記排気出口部の投影像を連通孔像、および前記気体の流路に対応する間隙の投影像を間隙像としたときに、
   前記弁部像は、前記弁室像内に含まれるとともに、当該２つの投影像の外形線の間には前記間隙像が位置しており、
   前記間隙像に少なくとも前記連通孔像の一部が重なっていることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
8. 前記間隙像に重なる前記連通孔像の面積は、これ以外の前記連通孔像の面積に比べて広いことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンタ。
9. 前記連通孔像に重なる前記間隙像の面積は、これ以外の前記間隙像の面積に比べて広いことを特徴とする請求項７または８に記載のインクジェットプリンタ。
10. 前記弁室像は、円形状の外形線を有し、
    複数の前記連通孔像が、前記弁室像の外形線に沿う同心円上に配置されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。

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