JP2007160913A - インクジェット式記録装置用ジョイント部およびインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクカートリッジとインクジェットヘッドを接続するインク供給路に使用する、ジョイント部において、挿抜時にインクが漏れたり、チューブ内に空気が入らないようにする。
【解決手段】 上記課題を解決するためプラグ部とソケット部を有する、ジョイント部で接続してインクを供給するようにする。ジョイント部のソケット部にプラグ部を挿入しソケット部内に設けたインク流出穴とプラグ部内に設けたインク流入穴が一致するまでプラグを押し込み、インク流出穴とインク流入穴が一致するまでの過渡期においてはインクがOリングを介してインクが外部に漏れないような配置とした。ジョイント部からプラグ部を抜き放すときソケット部とプラグ部にインク流出穴からインクが流れ出てこないようなシャッター機構を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置とインクを供給するカートリッジあるいはインク貯蔵タンクを接続するジョイント部に関する。

従来、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている装置と、ヘッドは固定しており記録媒体が移動して印字する装置がある。

このようなインクジェット式記録装置では、図１および図８のようにインクジェットヘッド1にインクを供給するため、インクカートリッジ４や図示しないインクタンクなどが設置され、チューブ３の先端に小穴を穿いた針１０をインクカートリッジのインク取り出し口１１部分（以後スパウトと呼ぶ）に差込みインクカートリッジの水頭圧でチューブ内へ供給するような構造となっている。

また近年、インクジェット式記録装置内に脱気モジュールを装着し、装置内でインクの脱気を行い、インクの残存空気の管理をしやすくする構造も実用化されている。

従来、前記インクジェットヘッドにインクを供給するためには前記インクカートリッジにチューブを接続した針をカートリッジに挿入してインクを供給したり、インクジェットヘッドとチューブをコネクタで接続してインクジェットヘッドへインクを供給していた。また、脱気モジュールにおいてもチューブと脱気モジュールはコネクタなどで接続している。

また従来から、ガス・空気・水等の流体用配管に設ける管継手に関し、特許文献１、特許文献２のようなカプラ構造が知られている。
特開２００１−２９５９７６ 号公報 特開２００１−１８２８８３ 号公報

しかしながら、従来のインクジェットヘッド１のインク供給はチューブ３に取り付けられた針１０をカートリッジ４のスパウト１１に挿入しインクを取り出しているが、インクカートリッジ４内のインクが空になったとき、カートリッジ４を交換する必要がある。交換時、カートリッジ４のスパウト１１から針１０を抜くときインクが一緒に出てきて漏れる場合がある。漏れたインクはカートリッジ４を挿入する図示しないカートリッジ収納ボックスを汚したり、また針１０側からもインクが漏れたり、針１０の先端にある小穴のメニスカスの表面張力により保持されていたチューブ３内のインクが大気圧で流れ出し、チューブ内のインクが流れ出し、チューブ内が空になり、新しいインクカートリッジを取り付けたとき、空になったチューブにインクを充填するため余計なインクが必要になってしまう場合がある。

また図示しないが、脱気モジュールにおいても脱気モジュール内の汚れが蓄積し脱気効率が低下した場合はモジュールの交換が必要となる。この場合も、接続部分を分離したときインクの漏れやチューブ内へ空気が入ってしまい、新しいインクを充填するときの空気抜きのため余計なインクが必要になってしまう。

また、従来のカプラ構造によるジョイント部は、大型で金属等を使用していた。このため、構造が複雑でコストがかかるものであった。

本発明はこのような事情に鑑み、簡単な構造の部品で、インクカートリッジを交換したときのインク漏れをなくし、インクカートリッジを収納するカートリッジ収納ボックスの汚れを防止する。またチューブ内が空になることを防止し、インクを有効に使用できることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第一の態様は、インクジェット式記録装置のインク貯蔵手段から被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドへインクを供給するインク供給路中に設けるジョイント部であって、インク流出穴を有する中空状のスリーブと,インク流出穴を塞ぐように可動に設けられたシャッター部と、スリーブとシャッター部との間に設けられたシール部材と、からなるソケット部と、インク流入穴を有する中空状のプラグシャフトと、プラグシャフトのインク流入穴周辺に設けられた第２のシール部材と、からなるプラグ部と、からなり、ソケット部とプラグ部を勘合した際にシャッター部が移動し、インク流出穴からインク流入穴にインクが供給されることを特徴とするインクジェット式記録装置用ジョイント部にある。

このような構成にすることにより本発明では、簡単な構造で低コストのジョイント部を用いて、インクカートリッジの交換時や脱気モジュールのメンテナンス時に、インク流路を開放してもインクが漏れないばかりか、インクジェットヘッド側にインクが流れこまず、チューブ内のインクが流出することがない。そのため、インクカートリッジを収納するカートリッジ収納ボックスの汚れを防止することが出来、またチューブ内が空になることを防止するため、インクを有効に使用することが出来る。

以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係るジョイント部２０の構成図を示す。図３は本実施形態にかかるジョイント部の勘合時の断面図であり、図４は本発明の実施形態にかかるプラグ部の断面図であり、図５は本発明の実施形態にかかるプラグ部の拡大断面図であり、図６は本発明の実施形態にかかるソケット部の断面図であり、図７は本発明の実施形態にかかるソケット部の拡大断面図である。

図示するように、本実施形態のジョイント部２０はソケット部３０とプラグ部５０で構成されている。まずインクを供給（流出）する側であるソケット部３０の構成を説明する。ソケット部３０は、シャッター３１とスリーブ３２とシール部材であるシャッター用Oリング３３、バネ３４、スリーブホルダ３６で構成される。図７で示すように、スリーブ３２は１個以上のインク流出穴３５を有し、円筒形状で先端部はフランジ形状３７となっている。シャッター３１は、スリーブ３２の中空の内側に設置されており、スリーブ３２内側を滑らかに摺動するようスリーブ３２の内径より若干小さい外形となっている。シャッター３１には、ソケット部３０とプラグ部５０が勘合しない状態でスリーブ３２のインク流出穴３５に対応する位置よりプラグ部に近い位置で、シャッター３１の円周上に、溝を形成しシャッター用Oリング３３を装着するようになっている。

ここで、ソケット部３０の組み立てについて説明する。まず、シャッター３１にシャッター用Oリング３３を装着しスリーブ３２に挿入する。次にスリーブ３２をスリーブホルダ３６に挿入し、スリーブ３２のフランジ部３７にスリーブホルダ３６とケース３８を結合したとき隙間が発生しないよう気密性を上げるためケース用Oリング３９を装着する。次にプラグ部５０を抜くときシャッター３１が所定の位置に復帰する反力を生むバネ３４をシャッター３１の後部とスリーブホルダ３６の間に装着する。次にスリーブホルダ３６をケース３８と勘合させ固定する。ケース用Oリング３９はスリーブホルダ３６の先端と接触し加圧されてスリーブ３２のフランジ部３７とケース３８の側面と密着し完全にシールすることが出来る。

図４、図５に示すようにインク流入側のプラグ部５０のプラグシャフト５３には、インクを流入させる１個以上のインク流入穴５１が、プラグ部５０とソケット部３０が勘合した際に、スリーブ３２のインク流出穴３５と同位置になるように設定されている。また、インク流入穴５１の前後には、第２のシール部材であるシャッター用Oリング３３を装着するための溝５２が形成されている。また、シャッター用Ｏリング３３はインク流入穴５１の前後に設けてあってもよい。

プラグ部５０は、このプラグシャフト５３と、プラグシャフト５３のインク流入穴５１を塞ぐためのプラグホルダ５５と、プラグシャフト５３を可動するためのバネ５４と、プラグシャフトを押し出すための加重を印加するためのナット６０とで構成させている。プラグシャフト５３はプラグホルダ５５の内径より若干小さく出来ておりスムーズに摺動できるようにしている。プラグシャフト５３にはバネ５４を固定するためのフランジ５６が設けてありバネ５５はフランジ５６で位置決めされる。通常の構造では、プラグシャフト５３のインク流入穴５１はジョイント部２０のソケット部３０に挿入したときスリーブ３２のインク流出穴３５と位置が正確に合わず圧力損失が大きくなってしまう。正確に合わせるためには位置合わせ用の溝やリブを設けてプラグシャフト５３とスリーブ３２の位置を合わせる構造が必要である。しかし位置が固定されてしまうとシャッター用Oリング３３が同じ位置で摺動するためシャッター用Oリング３３の外周が、スリーブ３２のインク流出穴３５の内壁を擦れ合って磨耗したりする恐れがある。シャッター用Oリングが磨耗するとシール性が悪くなってインクが漏れたりする恐れがある。そこで、同じ部分だけが擦れ合わないように位置を固定しなくてもインクをプラグシャフト５３の流入穴５１に導くため、図３のようにプラグシャフト５３のインク流入穴５１はインク流入用溝５７を設けて一段低くした部分にインク流入穴５１を設けた。こうすることによってスリーブ３２のインク流出穴３５の位置にプラグシャフト５３が挿入されてもインクはプラグシャフト５３のインク流入溝５７に流れ込み溝を経由してインク流入穴に流れ込むことが出来るので位置合わせ用の機構が不要となる。

このような構造で構成されたジョイント部２０の動作を説明する。インクカートリッジ４と接続したチューブ３を、ジョイント部２０のソケット部３０のチューブ差し込口１５に差し込むとソケット部３０のスリーブ３２とスリーブホルダ３６の間にインクが流れ込む経路が形成される。プラグ部５０をソケット部３０の入り口から差し込み、ナット６０をソケット部３０のスリーブホルダ３８の先端に形成したネジ部と勘合させ、ナット６０を締めていくとプラグホルダ５４の先端がソケット部３０のスリーブ３２の先端に当たる。更にナットを締めるとプラグシャフト５３が押される。プラグシャフトの先端はソケット部３０のシャッター３１を押し込む。シャッター３１を更に押し込むとシャッター３１が後退し、スリーブ３２のインク流出穴３５が露出しインクが流れ始める。その時プラグシャフト５３のシャッター用Oリング３３がスリーブ３２内部に到達していてインクが外部に流れ出ることを防止する。プラグシャフト５３が完全に押し込まれるとスリーブ３２のインク流出穴３５とプラグシャフト５３のインク流入穴５１と一致しインクが流れ始める。

離脱時はナット６０を緩めるとバネ３４の反力でシャッター３１が元の位置に戻り始める。インク流出穴３５をシャッター３１が塞ぐとインクの流れが遮断される。ナット６０が完全に離れたとき、プラグシャフト５３はプラグホルダ５４の内部に収納されておりプラグシャフト５３からインクが漏れ出すことも無い。

次に、本発明の他の実施形態について図９から図１２を用いて説明する。先の実施形態と同じ部品については同じ符号で説明を行なう。

本実施形態のソケット部３０に用いるシャッター３１は、バネ３４が完全に圧縮されて、シャッター３１の後端がチューブ差込口１５から続くインク流入経路を塞いでしまってもインクが流れるように、シャッター３１の後端に穴４０をあけてある。この穴４０はシャッター３４を貫通せず、途中でシャッター３４の側面に設けた穴と接続するように形成する。このような構造にすることでばねが完全に圧縮して隙間が無くなってもシャッター３１の内部を通じてインクが流れるのでジョイントの外形形状を小型化することが出来る。

また、本実施形態のプラグ部５０は、このプラグシャフト５３と、プラグシャフト５３のインク流入穴５１を塞ぎ、プラグシャフト５３を収納するためのプラグホルダ５４と、プラグシャフト５３を可動するためのバネ５５と、プラグシャフトを押し出すための加重を印加するためのロック６９とで構成させている。プラグホルダ５４には内周にバネ５５を収納するための溝が円周上に形成され、この溝にバネ５５を収納する。次に本実施形態のジョイント部２０の動作を説明する。インクカートリッジ４と接続したチューブ３を、ジョイント部２０のソケット部３０のチューブ差し込口１５に差し込むとソケット部３０のスリーブ３２とスリーブホルダ３６の間にインクが流れ込む経路が形成される。プラグ部５０をソケット部３０の入り口から差し込み、ロック６９をソケット部３０のスリーブホルダ３８の側面に形成した突起部と勘合させ、ロック６９を押し込んでいくとプラグホルダ５４の先端がソケット部３０のスリーブ３２の先端に当たる。更にロック６９を押し込むとプラグシャフト５３が押される。プラグシャフトの先端はソケット部３０のシャッター３１を押し込む。シャッター３１を更に押し込むとシャッター３１が後退し、スリーブ３２のインク流出穴３５が露出しインクが流れ始める。その時プラグシャフト５３のシャッター用Oリング３３がスリーブ３２内部に到達していてインクが外部に流れ出ることを防止する。プラグシャフト５３が完全に押し込まれるとバネ３４が密着する程度まで圧縮する。インクはバネの隙間を流れずシャッター３２の後端穴４０を通じてソケット内に入る。この構造によりソケットの外形を小型化できる。

スリーブ３２のインク流出穴３５とプラグシャフト５３のインク流入穴５１と一致しインクが流れ始める。ケース３８にはロックを固定するための機構を有する。たとえばL字状の切り欠きを設け、ケース３８の側面にＬ字状の切欠きと合致するような突起物を形成しておき所定の位置になったとき、ロック６９を回転してＬ字部にケースの突起を勘合させ、ロック６９を固定する。

離脱時はロック６９を回して固定を解除する。バネ３４とバネ５４の反力でシャッター３１が元の位置に戻り始める。インク流出穴３５をシャッター３１が塞ぐとインクの流れが遮断される。ロック６９が完全に離れたとき、プラグシャフト５３はプラグホルダ５５の内部に収納されておりプラグシャフト５３からインクが漏れ出すことも無い。このような構造とすることにより、取り扱いが簡便となり、装置全体の小型化にも寄与することが出来る。

ここで、上述したジョイント部２０でインクカートリッジ１１とチューブ１２を接続したシリアル型のインクジェット式記録装置について説明する。なお、図８は、インクジェット式記録装置の概略斜視図である。

図８に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド１と、このインクジェットヘッド１が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ２と、フレキシブルチューブからなるインク供給路３を介してインクを供給するインクカートリッジ４とを具備し、キャリッジ２は、一対のガイドレール５ａ，５ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール５ａ，５ｂの一端側には駆動モータ６が設けられており、この駆動モータ６による駆動力が、当該駆動モータ６に連結されたプーリと、ガイドレール５ａ，５ｂの他端側に設けられたプーリとの間に掛け渡されたタイミングベルトに沿って移動されるようになっている。

また、キャリッジ２の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール５ａ，５ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ７，８が設けられている。これらの搬送ローラ７、８は、キャリッジ２の下方に当該キャリッジ２の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。

本実施形態のインクジェットヘッド１は、単色のインクを吐出するものであり、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応して４つ並設されてキャリッジ２に搭載されている。

また、インク貯蔵手段であるインクカートリッジ４は、各インクジェットヘッド１に対応して各色毎に４つ設けられている。このようなインクカートリッジ４は、キャリッジ２の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド１内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド１のインク吐出面よりも所定量低い位置に設けられている。

なお、上述したインクジェット式記録装置には、図示しないが、インク吐出面からインクを吸引、または加圧充填するいわゆるクリーニング動作に用いられるインク充填手段が設けられている。そして、このようなインク充填手段によって、インク吐出面側からインクを所定のタイミングで吸引、または加圧充填することによりインクジェットヘッドにはインクカートリッジからインクが供給され、ヘッドチップ内にインクが入る。入ったインクはヘッドチップのポンプ作用によってノズル穴を通過して印字メディアに着弾する。このポンプ作用時の負圧によってインクが供給され続ける。なお、本実施形態では、４色のインクカートリッジ１２１を搭載したインクジェット式記録装置を例示して説明したが、これに限定されず、５〜８色のインクカートリッジを搭載したインクジェット式記録装置であってもよい。

以上説明したように本発明では、インクジェットヘッドとカートリッジなどを接続するジョイント部にインク流出側にＯリングによる２重のシールを設け、シャッター機構によりインクが遮断され、インク流入側にもＯリングによる２重のシールを設け、シャッター機構によりインクが漏れないばかりか、インクジェットヘッド側にインクが流れこまずチューブ内のインクが流出することもなくすことができる。また、インクジェットヘッドに気泡が入るのを防ぐこともできる。

また、本実施形態では、インク供給路の途中にジョイント部を設けたが、本発明のジョイント部はこれに限らず、図１においてインクカートリッジ４に設けた針の代わりに本発明のジョイント部を設けることができる。また、インク供給路中に設けた脱気装置のインクの流入、流出口に本発明のジョイント部を設けることも出来る。

また本実施形態では、インク供給路上でインクジェットヘッドに近い方にプラグ部を設け、インクカートリッジに近い方にソケット部を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクカートリッジに近い方にプラグ部を配置し、インクジェットヘッドに近い方にソケット部を設けることも可能である。

インクジェット式記録装置の概略図。 本発明の実施形態に係るジョイント部の断面図。 本発明の実施形態に係るジョイント部の断面図で勘合時の断面図。 本発明の実施形態に係るプラグ部の断面図。 本発明の実施形態に係るプラグ部の拡大断面図。 本発明の実施形態に係るソケット部の断面図。 本発明の実施形態に係るソケット部の拡大断面図。 インクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図。 本発明の他の実施形態に係るジョイント部の断面図。 本発明の他の実施形態に係るジョイント部の勘合時の断面図。 本発明の他の実施形態に係るプラグ部の断面図。 本発明の他の実施形態に係るソケット部の断面図。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ キャリッジ
３ チューブ（インク供給路）
４ インクカートリッジ（インク貯蔵手段）
５ ガイドレール
１０ 針
１１ スパウト
１５ チューブ差込口
２０ ジョイント部
３０ ソケット部
３１ シャッター
３２ スリーブ
３３ シャッター用Oリング
３４ バネ
３５ インク流出穴
３６ スリーブホルダ
３７ フランジ部
３８ ケース
３９ ケース用Oリング
４０ 後端穴
５０ プラグ部
５１ インク流入穴
５２ 溝
５３ プラグシャフト
５４ バネ
５５ プラグホルダ
５６ フランジ
５７ インク流入用溝
５８ 内周溝
６０ ナット
６９ ロック

Claims (7)

1. インクジェット式記録装置のインク貯蔵手段から被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドへインクを供給するインク供給路中に設けるジョイント部であって、
   インク流出穴を有する中空状のスリーブと、前記インク流出穴を塞ぐように可動に設けられたシャッター部と、前記スリーブと前記シャッター部との間に設けられたシール部材と、からなるソケット部と、
   インク流入穴を有する中空状のプラグシャフトと、前記プラグシャフトの前記インク流入穴周辺に設けられた第２のシール部材と、からなるプラグ部と、からなり、
   前記ソケット部と前記プラグ部を勘合した際に前記シャッター部が移動し、前記インク流出穴から前記インク流入穴にインクが供給されることを特徴とするインクジェット式記録装置用ジョイント部。
2. 前記インク流出穴および前記インク流入穴が複数設けら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式記録装置用ジョイント部。
3. 前記ソケット部と前記プラグ部の勘合時に、前記インク流入穴と前記インク流出穴が重なることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット式記録装置用ジョイント部。
4. 前記プラグ部外周部にインクが回り込むことが出来る溝を有し、前記溝の底部に前記インク流入穴を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のインクジェット式記録装置用ジョイント部。
5. 前記シャッター部の後端にインクを流すための穴を設け、この穴の底部にシャッター部の外周に通じる複数の穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装置用ジョイント部。
6. 前記プラグホルダの内部にバネを収納する内壁を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装置用ジョイント部。
7. 被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドと、
   インクを貯蔵するインク貯蔵手段と、
   前記被記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記インク貯蔵手段から前記インクジェットヘッドへインクを供給するインク供給路と、
   前記インク供給路に設けられた請求項１から６のいずれか１項記載のジョイント部と、からなるインクジェット式記録装置。

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