JP2005280072A - Ink supply system, fluid communication structure, ink tank, and ink jet recording head and recorder employing fluid communication structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、液体使用部としての記録ヘッドあるいはペンなどに、インクなどの液体を、液体収納部としてのインクタンクなどから無駄なくかつ安定して供給するとともに、液体使用部内に存在する気体を液体収納部へ排出するための流体連通構造、およびこれを用いたインク供給システム並びに該システムを用いるインクジェット記録ヘッドおよび装置に関するものである。 The present invention, for example, supplies a liquid such as ink to a recording head or a pen as a liquid use unit without waste and stably from an ink tank or the like as a liquid storage unit, and also presents a gas present in the liquid use unit. The present invention relates to a fluid communication structure for discharging liquid to a liquid storage unit, an ink supply system using the same, and an ink jet recording head and apparatus using the system.
液体使用装置、例えばインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体へと液体であるインクを付与することにより記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置の一形態として、分離可能に取り付けられたインクタンクからインクの供給を受けるインクジェット記録ヘッドと、記録ヘッドを搭載して記録媒体に対し記録ヘッドを所定方向に相対的に走査させるキャリッジと、記録媒体を記録ヘッドに対して上記所定方向に直交する方向に相対的に搬送(副走査)させる搬送手段と、を具え、記録ヘッドの主走査の過程でインク吐出を行わせることにより記録を行うものがある。さらに、キャリッジ上に、ブラックインクおよびイエロー、シアン、マゼンタ等の各カラーインクが吐出が可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト画像のモノクローム印刷のみではなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としたものもある。 As a form of an ink jet recording apparatus that forms an image on a recording medium by applying a liquid ink to the recording medium using a liquid using apparatus, for example, an ink jet recording head, the ink from an ink tank that is separably attached An inkjet recording head that receives the recording medium, a carriage that mounts the recording head and scans the recording head relative to the recording medium in a predetermined direction, and a recording medium relative to the recording head in a direction perpendicular to the predetermined direction. In some cases, the recording unit performs recording by causing ink discharge to be performed in the main scanning process of the recording head. In addition, a recording head capable of ejecting black ink and each color ink such as yellow, cyan, and magenta is mounted on the carriage to change the ejection ratio of each ink as well as monochrome printing of text images using black ink. Some have made full-color printing possible.
かかるインクジェット記録装置においては、インク供給経路内部に混入してくる、またはしている空気等の気体の排出を適切に行うことが問題となる。 In such an ink jet recording apparatus, there is a problem in appropriately discharging gas such as air mixed in or flowing into the ink supply path.
ここで、供給系内部に進入してくる気体には大きく分類して4種類の発生要因がある。
1)プリントヘッドのインク吐出口から進入する、ないしは吐出動作に伴って発生するもの、
2)インク内部に溶存していた気体が分離したもの、
3)供給経路を構成する素材を通して外部から気体透過により進入してくるもの、および、
4)カートリッジ形態のインクタンクを交換する際に進入してくるもの、
である。
Here, the gas that enters the supply system is roughly classified into four types of generation factors.
1) Entering from the ink discharge port of the print head or generated with the discharge operation,
2) The gas dissolved in the ink is separated,
3) Those entering from the outside by gas permeation through the material constituting the supply path, and
4) When entering the ink tank in the form of a cartridge,
It is.
ところで、インクジェット記録ヘッド内に形成される液路は非常に微細に構成されており、従ってインクタンクから記録ヘッドに供給されるインクは、塵埃等の異物が混入していない清浄な状態であることが要求される。すなわち、塵埃等の異物が混入しているような場合、記録ヘッド内のインク流路の中でも特に狭い吐出口ないしこれに直接連通する液路部分に異物が詰まるという問題が発生し、これにより正常なインクの吐出動作が行えなくなり、記録ヘッドの機能の回復が不可能となることもある。 By the way, the liquid path formed in the ink jet recording head is very finely configured, and therefore the ink supplied from the ink tank to the recording head is in a clean state in which no foreign matter such as dust is mixed. Is required. That is, when foreign matter such as dust is mixed, there is a problem that foreign matter is clogged in a narrow discharge port in the ink flow path in the recording head or a liquid passage portion directly communicating with this. In some cases, it becomes impossible to perform a proper ink ejection operation, and it becomes impossible to restore the function of the recording head.
そこで、一般に記録ヘッドと、インクタンクに突入するインク供給針との間のインク流路に、異物を除去するフィルタ部材を配置し、このフィルタ部材によって記録ヘッド側への異物の侵入が防止できるように構成されることが多い。 Therefore, in general, a filter member for removing foreign matter is disposed in the ink flow path between the recording head and the ink supply needle that enters the ink tank, and this filter member can prevent foreign matter from entering the recording head side. It is often configured to.
一方、昨今においては記録の高速化を実現するために、インクを吐出するための吐出口数も増してきており、またインクを吐出させるためのエネルギを発生する素子に加える駆動信号も益々高周波数のものが採用されつつある。このために、単位時間当たりのインクの消費量も急激に増加している。 On the other hand, in recent years, in order to realize high-speed recording, the number of ejection ports for ejecting ink has been increased, and drive signals applied to elements that generate energy for ejecting ink are becoming increasingly high frequency. Things are being adopted. For this reason, the ink consumption per unit time is also increasing rapidly.
これに伴い、フィルタ部材を通過するインク量も当然ながら増大するが、フィルタ部材による圧力損失を低減するためには、供給路を一部拡大して大面積のフィルタ部材を配置するのが有効である。このために、供給経路内に気泡が混入すると、拡大部におけるフィルタ部材の上流側の空間に滞留し易く、これを排出できない状態となって、インクの円滑な供給が阻害されるという問題が生じる。また、供給経路内部に溜まっていた気体が微細な気泡となって吐出口に導かれるインク内部に混入し、インクの不吐出を生じさせる等の問題を引き起こす恐れもある。 Along with this, the amount of ink passing through the filter member naturally increases, but in order to reduce the pressure loss due to the filter member, it is effective to arrange a large area filter member by partially expanding the supply path. is there. For this reason, if air bubbles are mixed in the supply path, it tends to stay in the upstream space of the filter member in the enlarged portion, and this cannot be discharged, resulting in a problem that smooth ink supply is hindered. . Further, there is a possibility that the gas accumulated in the supply path becomes fine bubbles and enters the ink guided to the ejection port, causing problems such as non-ejection of the ink.
従って、インク供給経路内に滞留する空気は速やかに除去されることが強く望ましく、そのための気泡除去の方法として、気泡をインクタンク側に移動させ、インク供給を阻害しないタンク内の部位に留めてしまう方法がある。このとき、インクタンクに移動する気泡の体積に相当する量のインクをヘッド側に移送することができれば、インクタンク内容積の変動はなく、発生する負圧を一定として、記録ヘッドに対し吐出口に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を作用することができるので、好ましいことである。また、インクタンクが記録ヘッドないしインク供給系に着脱可能なカートリッジ形態のものであれば、収納するインク残量がなくなったときに新しいものと交換されるので、インク供給系から完全に気体を除去することができる構成であると言い得る。 Therefore, it is strongly desirable to quickly remove the air staying in the ink supply path, and as a method for removing the bubbles for that purpose, the bubbles are moved to the ink tank side and kept at a portion in the tank where the ink supply is not hindered. There is a way. At this time, if the amount of ink corresponding to the volume of bubbles moving to the ink tank can be transferred to the head side, the ink tank volume does not fluctuate, and the generated negative pressure is kept constant, and the discharge port is connected to the recording head. This is preferable because a negative pressure that balances the holding force of the meniscus formed on the substrate can be exerted. Also, if the ink tank is in the form of a cartridge that can be attached to and removed from the recording head or ink supply system, it will be replaced with a new one when the remaining amount of ink is exhausted, so the gas will be completely removed from the ink supply system. It can be said that the configuration can be.
ところで、インクタンク側に気体を移動させる機構については、これまでにもいくつかの提案がなされている(例えば特許文献1〜特許文献4参照)。 By the way, several proposals have been made for a mechanism for moving gas to the ink tank side (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
例えば、特許文献1においては、記録ヘッド側を、大気連通口を有する第1室と毛管力発生部材を有する第2室とに分離し、第1室とインクタンクとを第1室側の開口の高さが異なる2以上の連通路で連結させることで、連通路の1つからインクタンク側にエアが供給されるようにした構成が開示されている。かかる構成は、第1室と第2室との水頭差、あるいは、第2室に配置した毛管力発生部材によりヘッドに負圧を作用させているものであり、第1室に大気連通口を配置させることができている。 For example, in Patent Document 1, the recording head side is separated into a first chamber having an air communication port and a second chamber having a capillary force generating member, and the first chamber and the ink tank are opened on the first chamber side. A configuration is disclosed in which air is supplied from one of the communication paths to the ink tank side by connecting two or more communication paths having different heights. Such a configuration is such that a negative pressure is applied to the head by a hydraulic head difference between the first chamber and the second chamber or a capillary force generating member disposed in the second chamber, and an air communication port is provided in the first chamber. Can be placed.
しかしながら、この特許文献1の構成は、変形しないインクタンク内のインクを使い切るためにインク供給に応じてインクタンク内に大気を導入することが目的であり、インク供給経路内に残留した気泡をインクタンクに排除することを目的とするものではない。すなわち、インク供給経路とりわけ第2室ないし記録ヘッド側からの気体をもインクタンクに移送するために同文献開示の技術を適用することはできない。 However, the configuration of Patent Document 1 is intended to introduce the atmosphere into the ink tank according to the ink supply in order to use up the ink in the ink tank that is not deformed. It is not intended to be removed to the tank. That is, the technique disclosed in this document cannot be applied to transfer the gas from the ink supply path, particularly the second chamber or the recording head, to the ink tank.
また、特許文献2〜4に記載された構成も、特許文献1と同様、基本的に大気開放系のインク供給路を有するものであり、インク供給経路内に残留した気泡の排除を行う目的に対して、これらの文献に開示された技術を適用することはできない。 Also, the configurations described in Patent Documents 2 to 4 basically have an air supply system that is open to the atmosphere, as in Patent Document 1, for the purpose of eliminating bubbles remaining in the ink supply path. On the other hand, the techniques disclosed in these documents cannot be applied.
以上の通り、上記特許文献1〜4には、気体を最上流のインクタンクへと導入する点については開示があるが、使用状態において密閉構造であるインク供給経路内に滞留する気体、すなわち上記1)〜4)のような要因で進入し、滞留するような気体をインクタンク側に円滑に移送し、留めておく目的には、いずれも合致していない。 As described above, Patent Documents 1 to 4 disclose the point of introducing gas into the most upstream ink tank, but the gas staying in the ink supply path having a sealed structure in use, that is, None of the purposes for smoothly transferring and retaining the gas that enters and stays due to factors such as 1) to 4) to the ink tank side.
本明細書においては、インクタンクなど液体収納部の装着時において、密閉構造の液体供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速に液体収納部側に移送させる構成を開示する。 In the present specification, a configuration is disclosed in which, when a liquid storage unit such as an ink tank is mounted, the gas remaining in the liquid supply path having a sealed structure is smoothly and quickly transferred to the liquid storage unit.
そして本発明は、かかる構成に好適な液体連通路の構造を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a structure of a liquid communication path suitable for such a configuration.
そのために、本発明は、インクを吐出するための吐出部と、
該吐出部に連通した液室と、
前記インクを収納するとともに、前記液室と分離および結合が可能なインクタンクと、
当該結合状態において前記液室と前記インクタンクとを連通するための複数の連通部と、
を具えたインク供給システムであって、
前記液室は前記複数の連通部と前記インクタンクとを除いて実質的密閉空間を形成するとともに、前記インクタンクとの分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有し、
前記インクタンクは、前記システム内の圧力を調整するための手段を有するとともに、前記液室との分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有することを特徴とする。
Therefore, the present invention provides a discharge unit for discharging ink,
A liquid chamber communicating with the discharge section;
An ink tank that contains the ink and can be separated from and combined with the liquid chamber;
A plurality of communicating portions for communicating the liquid chamber and the ink tank in the coupled state;
An ink supply system comprising:
The liquid chamber forms a substantially sealed space except for the plurality of communication portions and the ink tank, and has a closing member that can integrally close the plurality of communication portions when separated from the ink tank,
The ink tank has means for adjusting the pressure in the system, and has a closing member that can integrally close the plurality of communicating portions when separated from the liquid chamber.
さらに、本発明は、液体を収納する液体収納部と、前記液体を使用する液体使用部とを液体連通する流体連通構造であって、
前記液体使用部に連通するとともに、前記液体収納部の分離および結合が可能な液室と、
当該結合状態において前記液室と前記液体収納部とを連通するための複数の連通部と、
を具え、
前記液室は前記複数の連通部と前記液体使用部とを除いて実質的密閉空間を形成するとともに、前記液体収納部の分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有し、
前記複数の連通部は、前記液室に突設されて前記液体収納部に挿入可能な管状の接続部と、前記液体収納部に突設された管状の接続部の挿入を受容するための開口部とを有し、
前記閉鎖部材は、前記開口部と、前記接続部の前記液体収納部への挿入端とは反対側の端部開口とを一体に閉鎖する方向に付勢され、前記液体収納部の前記接続部の挿入に伴って前記閉鎖を行う位置から移動可能であることを特徴とする。
Furthermore, the present invention is a fluid communication structure that communicates a liquid storage unit that stores a liquid and a liquid use unit that uses the liquid,
A liquid chamber that communicates with the liquid use section and is capable of separating and coupling the liquid storage section;
A plurality of communicating portions for communicating the liquid chamber and the liquid storage portion in the coupled state;
With
The liquid chamber forms a substantially sealed space except for the plurality of communication portions and the liquid use portion, and has a closing member that can integrally close the plurality of communication portions when the liquid storage portion is separated. ,
The plurality of communicating portions project from the liquid chamber and can be inserted into the liquid storage portion, and an opening for receiving insertion of the tubular connection portion projecting from the liquid storage portion And
The closing member is biased in a direction to integrally close the opening and an end opening opposite to the insertion end of the connection portion into the liquid storage portion, and the connection portion of the liquid storage portion It can move from the position which performs the said closure with insertion of this.
また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドに連通した液室に対し、複数の連通部を介して分離可能に接続されることで流体連通するインクタンクであって、前記液室は前記複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成し、前記インクタンクは前記記録ヘッドへのインク供給系内部の圧力を調整するための手段と、前記液室との分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有し、
前記複数の連通部は、前記インクタンクに突設されて前記液室に挿入可能な管状の接続部と、前記液室に突設された管状の接続部の挿入を受容するための開口部とを有し、
前記閉鎖部材は、前記開口部と、前記接続部の前記液室への挿入端とは反対側の端部開口とを一体に閉鎖する方向に付勢され、前記液室の前記接続部の挿入に伴って前記閉鎖を行う位置から移動可能であることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an ink tank that is in fluid communication with a liquid chamber that is in communication with a recording head that ejects ink by being detachably connected via a plurality of communication portions. A substantially sealed space is formed except for the communication path and the recording head, and the ink tank is separated from the liquid chamber with a means for adjusting the pressure inside the ink supply system to the recording head. A closing member capable of integrally closing a plurality of communication portions;
The plurality of communication portions are provided with a tubular connection portion that protrudes from the ink tank and can be inserted into the liquid chamber, and an opening for receiving insertion of the tubular connection portion that protrudes from the liquid chamber. Have
The closing member is biased in a direction to integrally close the opening and an end opening opposite to the insertion end of the connection portion into the liquid chamber, and the insertion of the connection portion of the liquid chamber is performed. Accordingly, it is possible to move from the position where the closing is performed.
加えて、本発明は、インクを吐出することで記録を行うインクジェット記録ヘッドであって、上記流体連通構造を一体的に有することを特徴とする。 In addition, the present invention is an ink jet recording head that performs recording by discharging ink, and is characterized by integrally having the fluid communication structure.
さらに本発明は、上記インク供給システムを用い、使用時の姿勢において、鉛直方向に関し前記記録ヘッドより前記液室が実質的に上位に位置し、さらに前記インクタンクが前記液室より実質的に上位に位置するよう前記インク供給システムを保持して記録を行うインクジェット記録装置に存する。 Furthermore, the present invention uses the ink supply system, and in a posture during use, the liquid chamber is positioned substantially higher than the recording head in the vertical direction, and the ink tank is substantially higher than the liquid chamber. And an ink jet recording apparatus that performs recording while holding the ink supply system.
本発明によれば、まず基本的に、インクの吐出部に対して密閉構造を持つインク供給システムにおいて、インクの吐出動作および供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液室側から迅速かつ円滑に排除できる。 According to the present invention, first, basically, in an ink supply system having a sealed structure with respect to an ink discharge portion, gas that obstructs the ink discharge operation and the supply operation can be removed without complicating the structure. It can be removed quickly and smoothly from the room side.
また、インクジェット記録装置に適用した場合、密閉構造のインク供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速にインクタンク側に移送させるとともに、記録装置の実使用時においても、滞留気泡に起因する問題点、すなわちインク供給の不良や混入気泡による吐出口の目詰まり等に起因した記録不良を防止できる。 In addition, when applied to an ink jet recording apparatus, the gas remaining in the ink supply path of the sealed structure is smoothly and quickly transferred to the ink tank side, and problems caused by accumulated bubbles even during actual use of the recording apparatus That is, it is possible to prevent recording failure due to ink supply failure or clogging of the ejection port due to mixed bubbles.
また、インクに色材として顔料を含むものを用いた場合は、エアーがタンクに輸送される際に、顔料粒子の沈降を拡散させ、インクの保存安定性や吐出の信頼性を確保できる。 Further, when an ink containing a pigment as a coloring material is used, when the air is transported to the tank, the sedimentation of the pigment particles is diffused, and the storage stability of the ink and the reliability of ejection can be ensured.
以上より、ヘッドへの負圧を安定化した状態でインク供給できる本発明によって、印字性能と信頼性およびコストダウンが同時に実現可能となる。 As described above, according to the present invention in which ink can be supplied in a state where the negative pressure to the head is stabilized, printing performance, reliability, and cost reduction can be realized at the same time.
また、本発明は、分離/結合可能な液体収納部(インクタンク)および液室側のそれぞれにおいて、複数の連通部は、一体の閉鎖部材の変位によって一体的に閉鎖/開放可能である。つまり、各別の開閉機構が不要となり、インクタンクおよび液室側の構成を簡略化できる。 Further, according to the present invention, in each of the liquid storage portion (ink tank) and the liquid chamber side that can be separated / combined, the plurality of communication portions can be integrally closed / opened by displacement of an integral closing member. That is, separate opening / closing mechanisms are not required, and the configuration of the ink tank and the liquid chamber can be simplified.
そして特に、複数、例えば2本の管状の接続部のうち一方をインクタンク側に、他方を液室側に設けることで、インクタンク側接続部の挿入端の開口と液室側接続部の挿入端の開口との鉛直方向の高さの差を大きくして気液交換を開始させるための好ましい水頭差を確保でき、インクタンクが未装着の状態においてタンク側接続部内の流路はインクで、液室側接続部内の流路はエアが入っている状態であれば、インクタンクが装着された時点でそのまま上述の気体排除動作を生じさせることができる。 In particular, by providing one of a plurality of, for example, two tubular connection portions on the ink tank side and the other on the liquid chamber side, the opening of the insertion end of the ink tank side connection portion and the insertion of the liquid chamber side connection portion are provided. It is possible to secure a preferable water head difference for starting the gas-liquid exchange by increasing the vertical height difference from the opening of the end, and in the state where the ink tank is not installed, the flow path in the tank side connection portion is ink, If the flow path in the liquid chamber side connection portion is in a state where air is contained, the above-described gas exclusion operation can be caused as it is when the ink tank is mounted.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
以下に、本発明をインクジェット記録装置に適用したいくつかの実施の形態について図面を参照して説明する。 Several embodiments in which the present invention is applied to an ink jet recording apparatus will be described below with reference to the drawings.
なお、本明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する場合、または記録媒体の加工を行う場合を言うものとする。 In this specification, “record” is not only formed when significant information such as characters and figures is formed, but also manifested so that human beings can perceive it visually. Regardless of whether or not the image, pattern, pattern, or the like is widely formed on the recording medium, or the recording medium is processed.
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとするが、以下では「用紙」または単に「紙」ともいうものとする。 The “recording medium” includes not only paper used in general recording apparatuses but also a wide range of materials that can accept ink, such as cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, leather, etc. In the following, it is also referred to as “paper” or simply “paper”.
さらに、「連通部」とは、液体収納部と液室との連通を行わせるための部分を言い、流体の移送に直接用いられる流路のほか、そのような流路が形成された中空の接続部を受容するための開口も含めて言うものである。 Further, the “communication portion” refers to a portion for allowing communication between the liquid storage portion and the liquid chamber, in addition to a flow path directly used for fluid transfer, and a hollow space in which such a flow path is formed. This also includes an opening for receiving the connecting portion.
なお、本発明のインク供給システムに用いられるインクとして、以下の各実施形態では記録剤としてのインクを例に説明を行っているが、これはかかるインクに限られることなく、例えばインクジェット記録分野にあって記録媒体に対する処理液などを含めて言うものである。 In addition, as the ink used in the ink supply system of the present invention, in each of the following embodiments, the ink as a recording agent is described as an example. However, this is not limited to such an ink, and for example, in the ink jet recording field. Therefore, it includes the processing liquid for the recording medium.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態によるインク供給システムの模式的断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ink supply system according to a first embodiment of the present invention.
図1に示す実施形態のインク供給システムは概して、液体収納容器としてのインクタンク10と、インクジェット記録ヘッド(以下、単に「記録ヘッド」と称する)20と、それらの間を連絡するインク供給路を形成する液室50とから構成されている。液室50は、記録ヘッド20と分離可能または分離不能に一体化されたものでも良く、また、記録ヘッド20を搭載するキャリッジに設けられてその上部からインクタンク10が着脱可能であるとともに、当該装着時においてインクタンク10から記録ヘッド20に至るインク供給経路を閉成するものでも良い。この液室50は、インクタンク10と記録ヘッド20への接続部を除いて実質的に密閉空間を形成しており、大気導入手段は有していない。
The ink supply system of the embodiment shown in FIG. 1 generally includes an
インクタンク10は、概してインク収納空間が画成されるインク収納室12およびバルブ室30との2室からなり、その両室の内部はバルブ室連通口13を介して互いに連通されている。そして、インク収納室12内には記録ヘッドから吐出させるためのインクが収納され、吐出動作に伴って記録ヘッドに供給される。
The
インク収納室12には、一部に変形可能な可撓性膜(シート部材)11が配設されており、この部分と不撓性の外装16との間でインクを収納する空間を画成している。このシート部材11から見たインク収納空間に対する外側空間、すなわち図におけるシート部材11に対して上側の空間は、大気に開放され大気圧と等しくされている。さらにこのインク収納空間内は、下方に位置する液室50と接続するタンク側接続部41と、ヘッド側接続部51が挿入されるタンク側接続口49およびバルブ室へのバルブ室連通口13を除いて、実質的に密閉空間を形成している。
A flexible film (sheet member) 11 that is deformable in part is disposed in the
本例のシート部材11の中央部分は平板状の支持部材である圧力板14によって形状が規制されており、その周縁部分が変形可能となっている。そして、このシート部材11は、予めその中央部分が凸状に形成されていて、側面形状がほぼ台形となっている。このシート部材11は、後述するように、インク収納空間内におけるインク量の変化や圧力変動に応じて変形する。その際に、シート部材11の周辺部分がバランスよく伸縮変形し、そのシート部材11の中央部分がほぼ水平姿勢を保ったまま、図の上下方向に平行移動する。このようにシート部材11がスムーズに変形(移動)するため、その変形に伴う衝撃の発生がなく、衝撃に起因するインク収納空間内に異常な圧力変動が生じることもない。
The shape of the central portion of the
またインク収納空間内には、圧力板14を介してシート部材11を図の上方向に付勢する押圧力を作用することで、記録ヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡して記録ヘッドのインク吐出動作が可能な範囲にある負圧を発生させる圧縮ばね形態のばね15が設けられている。それとともに、インク収納室内の空気が環境変化(周囲温度や気圧)によって体積変動した場合、ばねとシートの変位で受容し、室内の負圧が大きく変動しないようになっている。なお、図1の状態は、インク収納空間内にほぼ完全にインクが充填された状態を示しているが、この状態でもばね15は圧縮された状態にあり、インク収納空間内に適切な負圧が生じているものとする。
Further, a pressing force that urges the
インク収納室12に配置されるばね15は、図示の例では、断面略U字形状を有する一対の板ばね部材を、U字形状の開放端同士を対向させた状態で組合せてなるものである。この組み合わせの態様としては、各板ばね部材の両端部に凹部および凸部を形成しておき、互いの凹部および凸部が嵌りあうようにしたものとすることができる。さらに、各板ばね部材の背面部分には板状部材が互いに平行となる状態で溶着されている。そして一方の板状部材がシート部材11の凸部の内側平面部に接合されて圧力板14となり、他方の板状部材はタンク内の固定部に保持されている。なお、ばねの形態としては、この例に限られることなく、例えばコイルばねや円錐弦巻ばねの形態であってもよい。
In the illustrated example, the
バルブ室30には、インクタンク10内の負圧が所定値以上に高まったときに外部から気体(空気)を導入するとともに、インクタンク10からのインク漏出を阻止するための一方向弁が構成される。この一方向弁は、大気導入口36を有して弁閉鎖部材となる圧力板34と、大気導入口36と対向するバルブ室筐体内壁に固定されて大気導入口36を密閉可能なシール部材37と、圧力板34と接合されるとともに大気導入口36が貫通したシート部材31とを有し、バルブ室30内においてもインクタンク10への連通口13および大気への連通口36を除いて実質的に密閉空間を維持している。そしてシート部材31より図中右側の、バルブ室筐体内の空間は、大気連通口32によって大気に開放され、大気圧と等しくされている。
The
シート部材31は、中央部分の圧力板34と接合されている部分以外の周縁部分は変形可能となっており、中央部分が凸状とされていて、側面形状がほぼ台形となっている。このような構成をとることによって弁閉鎖部材である圧力板34の、図の左右方向への移動が円滑に行われる。
The
バルブ室30の内部には、弁の開放動作を規制するための弁規制部材として、ばね部材35を設けてある。ここでもばね部材35はやや圧縮された状態としておき、この圧縮の反力によって圧力板34を図の右方に押す構成としている。このばね部材35の伸縮によって、連通口36に対するシール部材37の密着/離間を行うことで弁としての機能をもたせ、さらに大気連通口32から大気導入口36を介してバルブ室30内部への気体の導入のみを許可する一方向弁機構としている。
A
ここでシール部材37としては、大気導入口36が確実に密閉されるものであればよい。すなわち、少なくとも大気導入口36と接触する部位が開口面に対して平坦性を保つ形状を有したもの、あるいは大気導入口36の周囲に密着可能なリブを有したもの、さらには大気導入口36内に先端が突入して大気導入口36を閉塞可能な形状を有するものなど、密着状態が確保できるものであればよく、またその材質も特に限定されない。しかし、この密着はばね部材35の伸長力で達成されるものであるので、この伸長力の作用によって動くシート部材31と圧力板34に追随し易いもの、すなわち収縮性をもつゴムのような弾性体でシール部材を形成することは、より好ましい。
Here, the sealing
かかるインクタンク10の構成では、インクが十分に満たされている初期状態からインク消費が進んで行き、インク収納室12内の負圧と、バルブ室30内における弁規制部材によって作用する力等とがつりあった状態からさらにインク消費が継続されて負圧がさらに強まった瞬間に、大気導入口36が開放されて大気の流入が生じ、インク収納空間内に取り込まれるように各部の設計が行われる。そして、この大気の取り込みによってインク収納室10内の容積はシート部材11ないし圧力板14が図の上方に変位可能であることで逆に増大することができ、同時に、負圧も弱まることによって大気導入口36が閉鎖される。
In the configuration of the
また、インクタンクの周囲環境の変化、例えば、温度上昇あるいは減圧等が生じても、シート部材11ないし圧力板14の下方への最大変位位置から初期位置までの間の容積分、収納空間内に取り込まれている空気の膨張が許容されるので、換言すれば当該容積分の空間がバッファ領域として機能するので、周囲環境の変化に伴う圧力の上昇を緩和し、吐出口からのインク漏出を効果的に防止することができる。
Further, even if a change in the ambient environment of the ink tank, for example, a temperature rise or a pressure reduction occurs, the volume from the maximum displacement position below the
また、初期充填状態からの液体導出に伴いインク収納空間の内容積が減少し、バッファ領域が確保されるまでは、外気が導入されないので、それまでに周囲環境の急激な変化や振動や落下などが生じてもインク漏れが発生しにくい。さらに、インク未使用状態から予めバッファ領域を確保しているのではないので、インク収納容器の容積効率も高く、コンパクトな構成とすることができる。 Also, since the internal volume of the ink storage space decreases with the liquid derivation from the initial filling state and the outside air is not introduced until the buffer area is secured, sudden changes in the surrounding environment, vibrations, drops, etc. Ink leakage is unlikely to occur even if this occurs. Furthermore, since the buffer area is not secured in advance from the ink unused state, the volume efficiency of the ink container is high and a compact configuration can be achieved.
なお、図示の例ではバルブ室30内のばね35をコイルばねの形態として模式的に示しているが、他の形態のばねを用い得るのは勿論である。特に、例えば円錐弦巻ばねとすることもできるし、ばね15と同様の板ばねを用いたものとすることもできる。
In the illustrated example, the
記録ヘッド20とインクタンク10との結合は、図示の例では記録ヘッド20に設けられた中空のヘッド側接続部51がタンク側接続口49を介してインクタンク10内に挿入され、かつ、インクタンク10に設けられた中空のタンク側接続部41がヘッド側接続口59を介して記録ヘッド内に挿入されることによってなされる。これによってインク収納室12と液室50とが流体的に結合される。すなわち本例においては、インク収納室12および液室50は、タンク側接続部41内に形成されるタンク側流路48と、ヘッド側接続部51内に形成されるヘッド側流路58との2つの流路で連通することになる。
In the illustrated example, the
ヘッド側接続部51が挿通されるタンク側接続口49にはゴム等の弾性部材でなる封止部材49Aが取り付けられ、図1に示すインクタンク10の装着時において、ヘッド側接続部51の周囲に密着してインクタンク10からのインク漏出を防止するとともに、接続部51とインクタンク10との接続を確実なものにしている。また、タンク側接続部41が挿通されるヘッド側接続口59にも同様の封止部材59Aが設けられている。
A sealing
インクタンク10には、インクタンク10の非装着時においてタンク側接続口49および接続部41のタンク側開口を閉鎖するための閉鎖部材43が設けられる。閉鎖部材43は、封止部材49Aの開口に密着する突起部47と、接続部41のタンク側開口周囲を覆ってタンク内壁に密着するゴム等の弾性部材でなる封止部材44とを有する。閉鎖部材43はばね45により両開口を閉鎖する方向に付勢され、従って液室50に対して装着されていない状態では、ばね45の作用により両開口が閉鎖されることで、インクタンク10からのインク漏洩が防止される。また、インクタンク10の装着時には、ヘッド側接続部51の進入に伴ってばね45が縮退し、これによって両開口が開放されることになる。液室50側にも同様に、インクタンク10の非装着時においてヘッド側接続口59および接続部51のヘッド側開口を閉鎖するための突起部57および封止部材54を有するとともに、ばね55により両開口を閉鎖する方向に付勢される閉鎖部材53が設けられている。
The
液室50内におけるインク供給経路は概して、インクタンク10との接続部(上流)側から徐々に拡大する断面を有する。記録ヘッド20側のインク供給経路との接続部分にはフィルタ22が備えられ、供給されるインク中に混入した不純物が記録ヘッド20内へ流れ込んでいくことを防止している。気体の滞留によって形成される液室50内の気液界面は、流路48および58の横方向断面積より大きい。こうすることで、タンク側流路48を通してインクタンク10内のインクの水頭差が液室50内のインクにかかった場合に、液室50内に存在する気体の圧力がより高まり、ヘッド側路58から容易にインクタンク10に向けて気体を排出することが可能となる。このことは、液室50内におけるインク供給経路がインクタンク10との接続部(上流)側から徐々に拡大していること、換言すれば上方に向かって窄まって行くよう構成されていることから、ヘッド側流路58のヘッド側開口位置付近に気泡が集まりやすくなるので、より効果的なものとなる。
The ink supply path in the
記録ヘッド20に設けられたインク吐出部21には、所定方向(例えば後述のようにキャリッジ等の部材に搭載されて記録媒体に対し相対移動しつつ吐出動作を行うシリアル記録方式を採るものにあっては当該移動方向と異なる方向)に配列された複数の吐出口と、各吐出口に連通する液路と、液路に配置されてインクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子とが設けられる。ここで、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式すなわちエネルギ発生素子の形態は特に限定されるものではなく、例えば、通電に応じ発熱する電気熱変換体を当該素子として用い、その発生する熱エネルギをインク吐出に利用するものであってもよい。その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによってインク吐出口からインクを吐出させることができる。また、電圧の印加に応じて変形するピエゾ素子のような電気機械変換素子を用い、その機械的エネルギを利用してインク吐出を行うものでも良い。
The
なお、記録ヘッド20および液室50は、分離可能または分離不能に一体化されたものでもよく、また別体に構成されて連通路を介し接続されるものでも良い。一体化した場合には、記録装置内の搭載部材(例えばキャリッジ)に着脱可能なカートリッジの形態とすることもできる。
The
図2(a)〜(c)を用い、以上の構成による本実施形態のインクタンクへの気泡除去の過程を説明する。 With reference to FIGS. 2A to 2C, the process of removing bubbles from the ink tank according to this embodiment having the above-described configuration will be described.
図2(a)は、新しいインクタンク10が液室50ないし記録ヘッド20に未装着状態である状態を示す。ここで、インクタンク10は完全にインクIが充填されている状態であり、ばね部材15による負圧が発生しているとともに、シート部材11がインクタンク外側へ突出した状態となっている。記録ヘッド20側においては、それまで装着されていたインクタンク10が空になっても液室50に残ったインクを使用して記録が行われていたため、そのインクタンク側からエアが侵入し、液室50におけるフィルタ23の上流領域において上部に気体が溜まっている状態となっている。
FIG. 2A shows a state in which the
この状態において、液室50内では、ばね55により閉鎖部材53が付勢されており、従って突起部57および封止部材54がそれぞれ封止部材59Aの開口および接続部51のヘッド側開口を閉鎖し、シールしている。これにより、液室50はインク吐出部21を除いて密閉状態となっている。また、インクタンク10に関しても同様に、ばね45により閉鎖部材43が付勢されており、従って突起部47および封止部材44がそれぞれ封止部材49Aの開口および接続部41のタンク側開口を閉鎖し、シールしている。図示の状態でインクタンク側と記録ヘッド側とで異なるのは、ヘッド側流路58内部はエアであるのに対し、タンク側流路48はインクで満たされていることである。
In this state, in the
図2(b)は、図2(a)の状態から、新たなインクタンク10を装着した状態を示す。インクタンク装着直後には、タンク側接続部開口42とヘッド側接続部開口52との2箇所でインクのメニスカスが生じるが、図に示されているように、それぞれの開口位置は鉛直方向の高さが異なるためにそれぞれのメニスカス部分に作用するインクの水頭が異なり、すなわちその高さの差に応じた圧力差が生じる。本例では、タンク側接続部開口42の方が鉛直方向下方に位置しているため、ヘッド側接続部開口52より高い圧力がかかっている。
FIG. 2B shows a state where a
従って、ヘッド側接続部開口52に形成されるメニスカスを保持する圧力とタンク側接続部開口42に形成されるメニスカスを保持する圧力との差と、開口位置の高さの差による水頭差圧力との関係において、後者の方が大きい場合には、図2(b)で示すように、液室51の上部に滞留しているエア61がヘッド側流路58ないし開口52を介してインクタンク10側へ排出され、同時に、インク収納室12内のインクがタンク側流路48ないし開口42を介して液室50へ移動する。
Therefore, the difference between the pressure holding the meniscus formed in the head
図2(c)は、かかる気液交換が進み、エア61のインクタンク10への排出が完全に停止した状態を示している。そして、当該排出されたエアはインクタンク10の上部に符号62で示すように堆積する。
FIG. 2C shows a state where the gas-liquid exchange has progressed and the discharge of the
上記実施形態のように、本発明の主たる特徴の一つは、液体供給システム内にエアを導入する手段をインクタンクに限って配設したことである。換言すれば、液室50内に直接エアが導入されることがないため、上述のエア排出動作は実質的にインクタンク交換時のみで完了してしまい、通常のインク使用時(記録ヘッドによるインク吐出動作時)を考慮する必要がほとんどない。
As in the above embodiment, one of the main features of the present invention is that the means for introducing air into the liquid supply system is limited to the ink tank. In other words, since air is not directly introduced into the
また、本実施例においては、インクタンク10側に負圧調整用のエア導入手段を有するため、インク使用時において負圧調整用のエア導入を原因としては液室内の液面が低下する(エアが滞留する)ことはない。従って、液室をコンパクトに設計できるだけでなく、消費量が大きいインク使用時には、タンク側流路48だけでなくヘッド側流路58からもインク供給が行われるので、接続部の圧力損失による影響を低減することが可能となり、接続部としても細い接続管を使用することが可能となる。これらの結果として、インク供給システム全体のコンパクト化が実現できる。
Further, in this embodiment, since the air introduction means for adjusting the negative pressure is provided on the
本構成においても、インクタンク10内のインクを完全に使い切った後にさらにインク消費を行うと、インク液面が液室内まで低下し、インクタンク10のエア導入手段(バルブ室30)からインク収容室12を介して液室50内にエアが導入されてしまう場合もある。しかしこの場合には、すでにインクタンク10内や接続部41および51内にはインクがない状態であるので、その部分の圧力損失は生じない。このような場合を考えても、インク流量を制限することにはならないのである。
Also in this configuration, if the ink is further consumed after the ink in the
なお、インクタンクからのインク供給の過程でインク収納室内の負圧が所定値以上に高まった場合には、バルブ室の作用により外部から気体がインク収納室内に取り込まれることは前述した通りである。 As described above, when the negative pressure in the ink storage chamber increases to a predetermined value or more during the process of supplying ink from the ink tank, the gas is taken into the ink storage chamber from the outside by the action of the valve chamber. .
また、インクに色材として顔料を含むものを用いた場合は、エアーがタンクに輸送される際に、顔料粒子の沈降を拡散させ、インクの保存安定性や吐出の信頼性を確保できる。 Further, when an ink containing a pigment as a coloring material is used, when the air is transported to the tank, the sedimentation of the pigment particles is diffused, and the storage stability of the ink and the reliability of ejection can be ensured.
加えて、本構成においては、2本の接続部のうち一方をタンク側に、他方をヘッド側に設けてある。この構成の利点は、タンク側接続部開口42とヘッド側接続部開口52との鉛直方向の高さの差を大きくして気液交換を開始させるための好ましい水頭差を確保できること、および、インクタンク10が未装着の図2(a)の状態において、タンク側流路48はインクで満たされており、ヘッド側流路58はエアが入っている状態を得やすいことである。すなわちこの状態であれば、インクタンク10が装着された時点で上記各部の圧力条件が既に実質的に調っており、そのまま上述のような気液交換を生じさせることができるからである。
In addition, in this configuration, one of the two connecting portions is provided on the tank side, and the other is provided on the head side. The advantage of this configuration is that it is possible to secure a preferable water head difference for starting the gas-liquid exchange by increasing the vertical height difference between the tank
タンク側流路48をインクで満しておくためには、インクタンクの製造時においてタンク側流路48内にもインクを充填しておくようにすればよい。この後の物流時や保管時等、液室への未装着時において開口42からのインク漏出や固着を避けるようにするためには、キャップその他の部材で開口42ないし接続部41が覆われるようにすればよい。また、タンク側流路48がインクで満たされていない場合には、装着後において吐出部21側からのインク吸引動作やインク吐出動作を行わせれば、上記のような気液交換を開始させることができる。
In order to fill the
また、本実施形態は、インクタンクおよび液室側のそれぞれに設けられる連通部(接続部および接続部挿入用の開口)は、一体の閉鎖部材の変位によって一体的に閉鎖/開放可能である。つまり、各別の開閉機構が不要であり、インクタンクおよび液室側の構成を簡略化できる。また、例えば接続部挿入用の開口をゴム等の弾性部材で封止しておき、接続部を貫通させることによって流体連通を行わせるような場合には、接続部の大きな挿入力が必要となり、これを小さくしようとすれば管内径も小とせざるを得ず、この結果上記のような圧力関係を得るための設計条件が厳しくなることが考えられるが、本実施形態ではこれに顧慮する必要性も少ない。 In this embodiment, the communication portions (connection portions and opening for inserting the connection portions) provided on the ink tank and the liquid chamber side can be integrally closed / opened by the displacement of the integral closing member. That is, no separate opening / closing mechanism is required, and the configuration of the ink tank and the liquid chamber can be simplified. In addition, for example, if the opening for inserting the connection portion is sealed with an elastic member such as rubber and fluid communication is performed by penetrating the connection portion, a large insertion force of the connection portion is required, If this is to be reduced, the inner diameter of the tube must be reduced, and as a result, the design conditions for obtaining the pressure relationship as described above may be severer. In this embodiment, however, it is necessary to consider this There are few.
また、本実施形態では、2本の接続部のうち一方をタンク側に、他方をヘッド側に設けた構成とした。ここで、双方をタンク側またはヘッド側に設けることも考えられるが、本実施形態の構成によれば閉鎖部材ないしその作動機構の共通化を図ることができる。従って、製造工程を簡略化し、部品管理も容易となる効果がある。 In the present embodiment, one of the two connecting portions is provided on the tank side and the other is provided on the head side. Here, it is conceivable to provide both on the tank side or the head side. However, according to the configuration of this embodiment, the closing member or its operating mechanism can be shared. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process and facilitate the management of parts.
なお、以上の第1の実施形態においては、閉鎖部材43はコイルばね形態のばね45により付勢されており、その閉鎖部材43が封止を行う対象は封止部材49Aの開口と接続部41のタンク側開口との2箇所である。従って、その2箇所の荷重中心とばね45の荷重中心とを一致させるよう設計してシール性を安定させること好ましい。また、インクタンク装着時の動作においては、閉鎖部材43はヘッド側接続部51のみにより押圧されるため、ばね45の荷重中心とヘッド側接続部51による荷重点とが位置的にずれることになる。そこで、閉鎖部材43がばね45の軸中心からずれてしまわないようにするためには、ばね45の内側または外側にガイドを設ければよい。これらのことは、タンク側の閉鎖部材43だけでなく、同様の構成を採るヘッド側の閉鎖部材53についても同様である。
In the first embodiment described above, the closing
(第2の実施形態)
図3(a)および(b)は、第2の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明する図である。
(Second Embodiment)
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating the configuration and operation of the ink supply system according to the second embodiment.
図3(a)はインクタンク10を記録ヘッド20へ装着する直前の状態を示している。本実施形態においては、閉鎖部材43Aにヒンジ部43Bを設け、そのヒンジ部43Bを中心とする回動によって開口の閉鎖および開放を行う変位を可能としている。そのため、ヒンジ部43Bにはアームを有した捩りばね(キックばね)形態のばね45Aが配設され、第1の実施形態と同様に封止部材49Aの開口と接続部41のタンク側開口とを封止する方向に閉鎖部材43Aを付勢している。ヘッド側の閉鎖部材53Aについても、閉鎖部材43Aと同様、の構成となっている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
FIG. 3A shows a state immediately before the
図3(b)は、インクタンク10を記録ヘッド20に装着した状態を示す。閉鎖部材43Bはヘッド側接続部51により図の上方に押し上げられ、ヘッド側流路58によりインク収納室12と液室50とが連通する。同時に、タンク側接続部41が点対称的な構成となっている閉鎖部材53Aを図の下方へ押し下げ、タンク側流路48によりインク収納室12と液室50とが流体連通する。この状態において、各閉鎖部材43Aおよび53Aの移動はそれぞれヒンジ部43Bおよび53Bを支点とする回動として行われ、変位が規制されているために装着動作時の位置ずれは最小限にとどめられる。
FIG. 3B shows a state where the
本実施形態では、第1の実施形態と同様の利点を有することに加え、さらには、コイルばねを用いた第1の実施形態のように荷重中心を一致させるための設計条件が緩和され、荷重点の位置ずれを防止するためのガイドの配設も不要となる。 In this embodiment, in addition to having the same advantages as those of the first embodiment, the design condition for matching the load center is relaxed as in the first embodiment using a coil spring, and the load It is not necessary to provide a guide for preventing point misalignment.
なお、図3(a)および(b)においては、接続部(41,51)をヒンジ(43B,53B)の近傍に、接続口(49,59)を支点から遠い側に配置した場合を示しているが、その配置は逆であってもよい。また、本実施形態においてはタンク側およびヘッド側の閉鎖部材の支持および回動について点対称的な構成としているが、これに限られるものでもない。例えば、タンク側については接続部41をヒンジ部43Bの近傍に、ヘッド側については接続口59をヒンジ部53Bの近傍に配置するなど、線対称的な構成としてもよい。
FIGS. 3A and 3B show a case where the connecting portions (41, 51) are arranged near the hinges (43B, 53B) and the connection ports (49, 59) are arranged on the side far from the fulcrum. However, the arrangement may be reversed. Further, in the present embodiment, the configuration is point-symmetric with respect to the support and rotation of the closing member on the tank side and the head side, but the present invention is not limited to this. For example, the
(第3の実施形態)
図4(a)および(b)は、第3の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明する図である。
(Third embodiment)
4A and 4B are diagrams illustrating the configuration and operation of an ink supply system according to the third embodiment.
図4(a)はインクタンク10を記録ヘッド20へ装着する直前の状態を示している。本実施形態では、インクタンク筐体および液室の形成部材とそれぞれ一体に樹脂で成形した接続部41Bおよび51Bを採用している。パイプ形状の接続部41Bおよび51Bの外周には、射出成形時に型から材料を抜くのに用いたテーパが生じている。さらに、液室内に位置すべき接続部41Bの開口42Bおよびタンク内に位置すべき接続部51Bの開口52Bはそれぞれの先端の頂点部に形成されている。
FIG. 4A shows a state immediately before the
閉鎖部材の支持および変位(回動)を行うための構成は第2の実施形態とほぼ同様であるが、異なる点は接続口49および59の封止構造である。すなわち、第1および第2の実施形態においては、ゴム等で構成された封止部材49Aおよび59Aに対し、閉鎖部材43の突起部47および57を当接させることで封止を行っていたが、本実施形態においては、接続部41Bのタンク内開口および接続部51Bの液室内開口に対する封止構造と同様に、閉鎖部材に設けられたゴム等の封止部材44Bおよび54Bにより開口周囲を覆う構成となっている。また、インクタンク装着時における接続口49および59の封止を行うために、記録ヘッド側の接続部51Bの根元および接続口59の周囲にあってインクタンク10と接触する上面にOリング57Aおよび57Bが配置されている。
The structure for supporting and displacing (turning) the closing member is substantially the same as in the second embodiment, but the difference is the sealing structure of the
図4(b)は、インクタンク10を記録ヘッド20に装着した状態を示す。装着時の動作は基本的に第2の実施形態と同様である。ここで、接続部41Bの開口42Bおよび接続部51Bの開口52Bがそれぞれの接続部の頂点部に形成されていると、それらの開口42Bおよび52Bが封止部材54Bおよび44Bと近接して、充分な開口面積を確保することができない場合がある。しかし、接続部の開口部の一部に切り欠き42C,52Cを設けることで、十分な開口面積を確保することができる。それらの切り欠き42C,52Cをヒンジ側と反対側に設けておけば、十分に大きい開口面積を確保することが容易となる。
FIG. 4B shows a state where the
本実施形態の特徴は、接続部をインクタンク筐体や液室の形成部材と一体に樹脂で成形した点にある。 A feature of the present embodiment is that the connecting portion is formed of resin integrally with the ink tank casing and the liquid chamber forming member.
従来、インクタンクは、コストや、形状や加工の自由度の高さなどの面から、樹脂の射出成形を利用する場合が多い。しかし、インクタンクと記録ヘッドないし液室との接続をパイプ状の接続部により行う構成においては、接続部を樹脂成形する場合、そのパイプ形状の外周に射出成形時に型から材料を抜くのに必要なテーパが形成される。また、開口部もパイプ状接続部の頂点部分に配置されることになる。このため、インクタンクの非装着時において接続部の開口部分を封止することが困難となっており、従って接続部を別部材として加工した上でインクタンクの製造・組立時に筐体に取り付け・固定する場合が多かった。 Conventionally, ink tanks often use resin injection molding in terms of cost, shape, and flexibility of processing. However, in the configuration in which the connection between the ink tank and the recording head or the liquid chamber is made by a pipe-like connection portion, when the connection portion is resin-molded, it is necessary to remove the material from the mold at the time of injection molding on the outer periphery of the pipe shape. A taper is formed. Further, the opening is also arranged at the apex portion of the pipe-like connecting portion. For this reason, it is difficult to seal the opening of the connecting portion when the ink tank is not mounted. Therefore, after the connecting portion is processed as a separate member, it is attached to the housing when the ink tank is manufactured and assembled. It was often fixed.
しかし本構成においては、接続部の先端開口部ではなく、タンク内開口を封止する構成を採用しているので、インクタンク筐体に一体に接続部41Bを樹脂成形することが可能となる。
However, since this configuration employs a configuration in which the opening in the tank is sealed instead of the opening at the front end of the connection portion, the
その他、本実施形態においても、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第2の実施形態と同様の、接続部および接続口と支点との位置関係についての変更を加え得ることは勿論である。 In addition, in this embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained. Of course, it is possible to add a change in the positional relationship between the connection portion and the connection port and the fulcrum as in the second embodiment.
(第4の実施形態)
図5(a)および(b)は、第4の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明する図である。
(Fourth embodiment)
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the configuration and operation of the ink supply system according to the fourth embodiment.
以上の諸実施形態ではインクタンクにエア導入用のバルブ室が配設されており、インク供給とともにバルブ室からインクタンク内にエアを導入する構成であったが、本実施形態のインクタンク10Aには、図5(a)に示すように、外部からのエア導入用のバルブ室が存在せず、実質的にインク収納室のみの構成となっている。液室50および記録ヘッド20については第3の実施形態と同様の構成である。
In the above embodiments, a valve chamber for introducing air is provided in the ink tank, and air is introduced into the ink tank from the valve chamber together with ink supply. As shown in FIG. 5A, there is no valve chamber for introducing air from the outside, and the configuration is substantially only an ink storage chamber. The
かかる形態では、シート部材11、ばね部材15および圧力板14により適切な負圧が得られるように構成されている。図5(b)のようにインク消費に伴ってシート部材11がそのまま下方に変位し、変位ができなくなる状態でインク供給が停止される。本実施形態においても、これまでの実施形態と同様にフィルタ上流領域のエアがインクタンク10A側に移送され、インク供給経路から排除されることになるのは勿論である。
In such a configuration, an appropriate negative pressure is obtained by the
なお、図5(a)および(b)では、ばね15をコイルばねの形態として例示しているが、上記第1の実施形態で述べたように、種々のものを用いることができるのは言うまでもない。
In FIGS. 5A and 5B, the
(インクジェット記録装置の構成例)
図6は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成例を説明するための図である。
(Configuration example of ink jet recording apparatus)
FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of an ink jet recording apparatus to which the present invention can be applied.
本例の記録装置150はシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置であり、ガイド軸151,152によって、キャリッジ153が矢印Aの主走査方向に移動自在にガイドされている。キャリッジ153は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ153には、上記のいずれかの実施形態を可とし、記録ヘッドないし液室と、これに装着されてインクを供給するインクタンクとからなる液体供給システム154(第1ないし第3の実施形態について例示したもの)が搭載される。記録媒体としての用紙Pは、装置の前端部に設けられた挿入口155から挿入された後、その搬送方向が反転されてから、送りローラ156によって矢印Bの副走査方向に搬送される。記録装置150は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ、プラテン157上の用紙Pの記録領域に向かってインクを吐出させる記録動作と、その記録幅に対応する距離だけ用紙Pを副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、用紙P上に順次画像を記録する。
The
なお、記録ヘッドは、上述のように、インクを吐出するためのエネルギとして、電気熱変換体から発生する熱エネルギを利用するものであってもよい。その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによって、インク吐出口からインクを吐出することができる。また、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式は、このような電気熱変換体を用いた方式のみに限定されず、例えば、圧電素子を用いてインクを吐出する方式等であってもよい。 Note that, as described above, the recording head may use thermal energy generated from the electrothermal transducer as energy for ejecting ink. In that case, film boiling occurs in the ink due to the heat generated by the electrothermal converter, and the ink can be ejected from the ink ejection port by the foaming energy at that time. Further, the ink ejection method in the recording head is not limited to such a method using an electrothermal transducer, and may be a method for ejecting ink using a piezoelectric element, for example.
キャリッジ153の移動領域における図6中の左端には、キャリッジ153に搭載された記録ヘッドのインク吐出口の形成面と対向する回復系ユニット(回復処理手段)158が設けられている。回復系ユニット158には、記録ヘッドのインク吐出口のキャッピングが可能なキャップと、そのキャップ内に負圧を導入可能な吸引ポンプなどが備えられており、インク吐出口を覆ったキャップ内に負圧を導入することにより、インク吐出口からインクを吸引排出させて、記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持するための回復処理を行うことができる。また、画像形成とは別に、キャップ内に向かってインク吐出口からインクを吐出させることによって記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持する回復処理(予備吐出処理」ともいう)を行うこともできる。
A recovery system unit (recovery processing means) 158 is provided at the left end in FIG. 6 in the movement region of the
(その他)
上述のインク供給システムの諸実施形態では、基本的にいずれも吸収体等にインクを保持させずにそのまま貯留ないし供給されるようにした構成を採用する一方、可動部材(シート部材、圧力板)とこれを付勢するばね部材とにより負圧発生手段を構成するとともに供給システム内を密閉構造とすることで、記録ヘッドに対して適切な負圧を作用するようにした。
(Other)
In the embodiments of the ink supply system described above, basically, all of the ink supply systems adopt a configuration in which ink is stored or supplied as it is without being held in the absorber or the like, while a movable member (sheet member, pressure plate) is used. A negative pressure generating means is constituted by the spring member for energizing this and the inside of the supply system has a sealed structure so that an appropriate negative pressure is applied to the recording head.
かかる構成は、吸収体により負圧を発生させる従来技術の構成に対して、容積効率が高く、かつインク選定の自由度も向上できるものである。また、そればかりでなく、近年の記録の高速化に伴って求められるインク供給の高流量化や安定化の要望にも好ましく応え得るものである。 Such a configuration is higher in volumetric efficiency and can improve the degree of freedom in ink selection as compared with the configuration of the prior art in which negative pressure is generated by the absorber. In addition, it is possible to preferably meet the demand for higher flow rate and stabilization of ink supply, which is required with the recent increase in recording speed.
また、本発明が特に主眼とした供給経路に滞留する気体を排除する目的に対しては、記録ヘッドから最も離れた最上流位置であるインクタンクにこれを移送するものとし、そのために複数の流路を介してインクタンクとインク供給経路とを連結するとともに、両者の圧力のバランスを利用することでインクタンクからのインク導出とインクタンクへの気体導入とが並行して行われるようにした。 In addition, for the purpose of eliminating the gas stagnating in the supply path, which is the main focus of the present invention, this is transferred to the ink tank which is the most upstream position farthest from the recording head, and for this purpose, a plurality of streams are transferred. The ink tank and the ink supply path are connected via the path, and by utilizing the balance between the pressures of the two, ink derivation from the ink tank and gas introduction to the ink tank are performed in parallel.
かかる構成によれば、供給経路内の滞留気体を、複雑な装置を必要とせず、部品点数の増加が少なく簡単な構造でありながら、円滑かつ迅速にインクタンク側に排除することができる。また、排除のタイミングも、気体がある程度蓄積すると圧力のバランスに従って自ずと行われるため、気体排除の信頼性が高いものである。 According to such a configuration, the stagnant gas in the supply path can be smoothly and quickly removed to the ink tank side without requiring a complicated device and a simple structure with a small increase in the number of parts. In addition, since the timing of exclusion is naturally performed according to the pressure balance when the gas accumulates to some extent, the reliability of gas exclusion is high.
また、気体排除の過程において、常にインクタンクの負圧を維持しているのでインクジェット記録ヘッドのインク吐出口などからの液体漏洩を確実に防止することができる。さらには、気体をインクタンク側に排除することによって、記録ヘッドの吐出口側からインク吸引を行うことで気体を排除する方法に比較してインク消費量を格段に減少させることができ、インク浪費を抑えて、ランニングコストの低減にも貢献するものである。 Further, since the negative pressure of the ink tank is always maintained in the process of gas exclusion, liquid leakage from the ink discharge port of the ink jet recording head can be reliably prevented. Furthermore, by removing the gas to the ink tank side, the ink consumption can be significantly reduced compared to the method of removing the gas by performing ink suction from the ejection port side of the recording head, and waste ink. This helps to reduce running costs.
加えて、供給経路に対して着脱可能に構成されたインクタンクを用いる場合において、従来は、交換操作時に供給経路側に気体が侵入することを防止するために、供給経路がインクで満たされている状態で、すなわちインクを完全に消費しきる前にインクタンクの交換を行っている場合が多かった。しかし上記構成によれば、交換操作時に供給経路内に気体が侵入しても、新たなインクタンクを装着すればそのインクタンクに対して容易かつ迅速に気体を排除できるので、インクが完全に消費された後に交換を行うことができ、またこれにより、ランニングコストのさらなる低減できるのみならず、環境問題に対しても資するところが大きい。さらに、上述の実施形態においてはいずれも、通常の使用時の姿勢においてインクタンクを最も高所に配置し、供給部ないし記録ヘッドが低所に配置されている。これは、気液交換を迅速かつ円滑に、かつ簡単な構成で行う上で非常に好ましい配置である。 In addition, when an ink tank configured to be detachable from the supply path is used, conventionally, the supply path is filled with ink in order to prevent gas from entering the supply path during the replacement operation. In many cases, the ink tank is replaced while the ink is completely consumed, that is, before the ink is completely consumed. However, according to the above configuration, even if gas enters the supply path during the replacement operation, if a new ink tank is installed, the gas can be easily and quickly removed from the ink tank, so that the ink is completely consumed. In this case, the replacement can be performed, and not only can the running cost be further reduced, but also greatly contributes to environmental problems. Further, in any of the above-described embodiments, the ink tank is disposed at the highest position in the normal use posture, and the supply unit or the recording head is disposed at the lower position. This is a very preferable arrangement for performing gas-liquid exchange quickly, smoothly, and with a simple configuration.
なお、インクタンクの構成にもよるが、インクタンクに導入された気体は、これがインク供給経路に戻らず、インク供給が阻害されない位置であれば、インクタンク内のどこに貯留されてもよい。しかし、インクを吸収体などに含浸させずにそのまま貯留するようにした上記実施形態の構成は、導入された気体がそのままインクタンク内の最上部に位置することになるので、好ましいものである。 Although depending on the configuration of the ink tank, the gas introduced into the ink tank may be stored anywhere in the ink tank as long as it does not return to the ink supply path and the ink supply is not hindered. However, the configuration of the above-described embodiment in which the ink is stored as it is without impregnating the absorber or the like is preferable because the introduced gas is positioned as it is in the uppermost part in the ink tank.
そしてこのように、インクタンク内に吸収体が存在しない場合、タンクの容積そのものがインクの容量となりうるので、必要以上にインクタンクを大きくする必要がなく、またタンクの形状も比較的自由に設計できるのである。 Thus, when there is no absorber in the ink tank, the volume of the tank itself can be the capacity of the ink, so there is no need to make the ink tank larger than necessary, and the shape of the tank is designed relatively freely. It can be done.
本発明を構成するための基本的な条件は、液室がインクタンクとの接続部分および記録ヘッドとの接続部分を除き、インクをそのまま貯留する密閉構造を有すること、および、好ましい負圧を維持するための大気導入をインクタンクに対して直接行うようにして、記録ヘッドに直接連通する液室には気体が極力入らないようにしたことにある。この条件は、インク供給の高流量化や安定化を実現し、高速記録(吐出)を行っても吐出特性を常に良好に保持する上で極めて好ましく、特許文献1〜4のいずれにも開示ないし示唆されないものである。 The basic conditions for constituting the present invention are that the liquid chamber has a sealed structure for storing ink as it is except for the connection portion with the ink tank and the connection portion with the recording head, and maintains a preferable negative pressure. This is because the introduction of air to the ink tank is performed directly to the ink tank so that gas does not enter the liquid chamber directly communicating with the recording head as much as possible. This condition is extremely preferable for realizing a high flow rate and stabilization of ink supply and maintaining good discharge characteristics even when high-speed recording (discharge) is performed, and is not disclosed in any of Patent Documents 1 to 4. It is not suggested.
この基本的な条件を満たす構成であれば、負圧発生手段は上記各実施形態のようなばねと可撓性部材との組み合わせによるもののほか、その他の構成を採ることもできる。すなわち、本発明の基本的な条件は負圧発生手段としての吸収体の採用を排除するものではない。 As long as the basic condition is satisfied, the negative pressure generating means may adopt other configurations in addition to the combination of the spring and the flexible member as in the above embodiments. That is, the basic condition of the present invention does not exclude the use of the absorber as the negative pressure generating means.
さらに、いずれの実施形態においても接続部を2本設けて2つの流路が形成されるようにしたが、接続部ないし流路の数は2つに限られず、3以上設けられるものでもよい。 Further, in any of the embodiments, two connection portions are provided to form two flow paths, but the number of connection portions or flow paths is not limited to two, and three or more may be provided.
また、以上の説明では本実施形態の記録方式として、シリアル型のインクジェット記録装置を適用してきたが、本発明および本実施形態はこれに限定されるものではない。また、シリアル型でなくライン走査型の記録装置であっても本発明および本実施形態を適用することは可能である。さらに、液体供給システムは、インクの色調(色や濃度など)に対応して複数設けることができるのは言うまでもない。 In the above description, a serial type ink jet recording apparatus has been applied as the recording method of the present embodiment, but the present invention and the present embodiment are not limited to this. Further, the present invention and this embodiment can be applied even to a line scanning type recording apparatus instead of a serial type. Furthermore, it goes without saying that a plurality of liquid supply systems can be provided corresponding to the color tone (color, density, etc.) of the ink.
さらに、以上では本発明を記録ヘッドにインクを供給するインクタンクに適用した場合について説明したが、記録部としてのペンにインクを供給する供給部に適用されるものでもよい。 Furthermore, although the case where the present invention is applied to an ink tank that supplies ink to a recording head has been described above, the present invention may be applied to a supply unit that supplies ink to a pen as a recording unit.
また、本発明は、そのような種々の記録装置の他、飲料水や液体調味料などの種々の液体を供給するための装置、あるいは薬品を供給する医療の分野などに広範囲に適用することができる。 Further, the present invention can be widely applied to such various recording apparatuses, apparatuses for supplying various liquids such as drinking water and liquid seasonings, and medical fields for supplying medicines. it can.
10 インクタンク
11 シート部材
12 インク収納室
13 バルブ室連通口
14 圧力板
15 ばね部材
16 外装
20 記録ヘッド
21 インク吐出部
22 フィルタ
30 バルブ室
31 バルブ室シート部材
32 連通口
34 バルブ室圧力板
35 バルブ室ばね部材
36 大気導入口
37 シール部材
41、41B、51、51B 接続部
42、42B、52、52B 接続部開口
42C、52C 切り欠き
43、43A、53、53A 閉鎖部材
43B、53B 閉鎖部材のヒンジ部
44、44B、54、54B 接続部封止部材
45、45A、55、55A ばね部材
48、58 流路
49、59 接続口
50 液室
57A、57B Oリング
150 インクジェット記録装置
154 液体供給システム
153 キャリッジ
158 回復系ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (13)
該吐出部に連通した液室と、
前記インクを収納するとともに、前記液室と分離および結合が可能なインクタンクと、
当該結合状態において前記液室と前記インクタンクとを連通するための複数の連通部と、
を具えたインク供給システムであって、
前記液室は前記複数の連通部と前記インクタンクとを除いて実質的密閉空間を形成するとともに、前記インクタンクとの分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有し、
前記インクタンクは、前記システム内の圧力を調整するための手段を有するとともに、前記液室との分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有することを特徴とするインク供給システム。 An ejection section for ejecting ink;
A liquid chamber communicating with the discharge section;
An ink tank that contains the ink and can be separated from and combined with the liquid chamber;
A plurality of communicating portions for communicating the liquid chamber and the ink tank in the coupled state;
An ink supply system comprising:
The liquid chamber forms a substantially sealed space except for the plurality of communication portions and the ink tank, and has a closing member that can integrally close the plurality of communication portions when separated from the ink tank,
The ink tank has means for adjusting the pressure in the system, and has a closing member that can integrally close the plurality of communicating portions when separated from the liquid chamber. .
前記液体使用部に連通するとともに、前記液体収納部の分離および結合が可能な液室と、
当該結合状態において前記液室と前記液体収納部とを連通するための複数の連通部と、
を具え、
前記液室は前記複数の連通部と前記液体使用部とを除いて実質的密閉空間を形成するとともに、前記液体収納部の分離時に前記複数の連通部を一体に閉鎖可能な閉鎖部材を有し、
前記複数の連通部は、前記液室に突設されて前記液体収納部に挿入可能な管状の接続部と、前記液体収納部に突設された管状の接続部の挿入を受容するための開口部とを有し、
前記閉鎖部材は、前記開口部と、前記接続部の前記液体収納部への挿入端とは反対側の端部開口とを一体に閉鎖する方向に付勢され、前記液体収納部の前記接続部の挿入に伴って前記閉鎖を行う位置から移動可能である
ことを特徴とする流体連通構造。 A fluid communication structure for fluid communication between a liquid storage section for storing a liquid and a liquid use section for using the liquid;
A liquid chamber that communicates with the liquid use section and is capable of separating and coupling the liquid storage section;
A plurality of communicating portions for communicating the liquid chamber and the liquid storage portion in the coupled state;
With
The liquid chamber forms a substantially sealed space except for the plurality of communication portions and the liquid use portion, and has a closing member that can integrally close the plurality of communication portions when the liquid storage portion is separated. ,
The plurality of communicating portions project from the liquid chamber and can be inserted into the liquid storage portion, and an opening for receiving insertion of the tubular connection portion projecting from the liquid storage portion And
The closing member is biased in a direction to integrally close the opening and an end opening opposite to the insertion end of the connection portion into the liquid storage portion, and the connection portion of the liquid storage portion The fluid communication structure is movable from a position where the closing is performed in accordance with the insertion of the fluid.
前記複数の連通部は、前記インクタンクに突設されて前記液室に挿入可能な管状の接続部と、前記液室に突設された管状の接続部の挿入を受容するための開口部とを有し、
前記閉鎖部材は、前記開口部と、前記接続部の前記液室への挿入端とは反対側の端部開口とを一体に閉鎖する方向に付勢され、前記液室の前記接続部の挿入に伴って前記閉鎖を行う位置から移動可能である
ことを特徴とするインクタンク。 An ink tank that is in fluid communication with a liquid chamber that is in communication with a recording head that ejects ink by being detachably connected via a plurality of communication portions, wherein the liquid chamber includes the plurality of communication paths and the recording medium. A substantially sealed space is formed except for the head, and the ink tank is formed by integrating the plurality of communicating portions when the ink tank is separated from the liquid chamber and a means for adjusting the pressure inside the ink supply system to the recording head. Has a closure member that can be closed,
The plurality of communication portions are provided with a tubular connection portion that protrudes from the ink tank and can be inserted into the liquid chamber, and an opening for receiving insertion of the tubular connection portion that protrudes from the liquid chamber. Have
The closing member is biased in a direction to integrally close the opening and an end opening opposite to the insertion end of the connection portion into the liquid chamber, and the insertion of the connection portion of the liquid chamber is performed. Accordingly, the ink tank is movable from a position where the closing is performed.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004096675A JP2005280072A (en) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | Ink supply system, fluid communication structure, ink tank, and ink jet recording head and recorder employing fluid communication structure |
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WO2006068313A1 (en) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink tank and ink jet recording apparatus |
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2004
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WO2006068313A1 (en) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink tank and ink jet recording apparatus |
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