JP2008173961A - Liquid injection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置に係り、特に、液体貯留部材に貯留された液体を液体流路を介して圧力室に導入し、この圧力室内に導入した液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus such as an ink jet printer, and in particular, introduces liquid stored in a liquid storage member into a pressure chamber via a liquid flow path, and introduces the liquid introduced into the pressure chamber from a nozzle opening. The present invention relates to a liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head that ejects droplets.
液体を吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する液体噴射装置の代表的なものとしては、例えば、吐出対象物(記録媒体)としての記録紙等に対してインク滴を吐出・着弾させて記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、或いはFED(面発光ディスプレー)等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して吐出するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。 A typical example of a liquid ejecting apparatus that includes a liquid ejecting head capable of ejecting liquid and ejects various liquids from the liquid ejecting head is, for example, for recording paper as an ejection target (recording medium) An image recording apparatus such as an ink jet printer that performs recording by discharging and landing ink droplets can be given. In recent years, it is applied not only to this image recording apparatus but also to various manufacturing apparatuses. For example, in a display manufacturing apparatus such as a liquid crystal display, a plasma display, an organic EL (Electro Luminescence) display, or an FED (surface emitting display), various liquid materials such as coloring materials and electrodes are used for pixel formation regions and electrode formation. A liquid ejecting apparatus is used for discharging to an area or the like.
そして、上記液体噴射装置では、上記液体噴射ヘッドと、液体貯留部材(液体供給源)とをキャリッジに搭載し、このキャリッジを移動させながら液体貯留部材内の液体を液体噴射ヘッドから液滴として吐出するように構成されたものがある(オンキャリッジタイプ)。 In the liquid ejecting apparatus, the liquid ejecting head and the liquid storing member (liquid supply source) are mounted on a carriage, and the liquid in the liquid storing member is ejected as droplets from the liquid ejecting head while moving the carriage. Some are configured to do this (on-carriage type).
また、例えば、大判の記録紙に印刷を行う業務用のプリンタ等のように、比較的大量の液体を一度に使用する液体噴射装置では、液体貯留部材としての液体供給源(インクカートリッジ)を装置本体側に配置し、当該液体供給源からのインクを液体噴射ヘッドの内部に導入するための中継ユニット(インク圧調整ユニット。インク供給時の圧力変動を制御する圧力調整弁としても機能する。)を液体噴射ヘッドに装着し、これらの液体供給源と中継ユニットとを、可撓性を有する液体供給チューブで接続し、この液体供給チューブを通じて液体供給源からのインクを液体噴射ヘッド内部に供給する構成(オフキャリッジタイプ)のものが採用されている(特許文献1)。 Further, for example, in a liquid ejecting apparatus that uses a relatively large amount of liquid at a time, such as a business printer that prints on large format recording paper, a liquid supply source (ink cartridge) as a liquid storage member is used. A relay unit that is arranged on the main body side and introduces ink from the liquid supply source into the liquid ejecting head (an ink pressure adjusting unit; also functions as a pressure adjusting valve that controls pressure fluctuation during ink supply). Is mounted on the liquid ejecting head, the liquid supply source and the relay unit are connected by a flexible liquid supply tube, and the ink from the liquid supply source is supplied into the liquid ejecting head through the liquid supply tube. A configuration (off-carriage type) is employed (Patent Document 1).
このような液体供給源に代表されるインクカートリッジを用いる構成では、インクカートリッジに挿入するインク導入針から記録ヘッドのノズル開口までに至るインク流路(液体流路)がインクで満たされている状態が理想的であるが、インクカートリッジの交換等でインク流路内に気体が入り込むことがあり、これを完全に防止することは困難である。特に、インクカートリッジから液体供給チューブを介して液体噴射ヘッド内部にインクを供給するオフキャリッジタイプでは、外部の空気が液体供給チューブの壁面を透過して内部のインクに溶け込むことで、インク流路内のインクを飽和状態にしてしまうことがある。このため、インク流路内に新たに進入した気体がインクに溶け込むことができずに、或いは気温の変化により溶けていた気体が気泡となってインク流路内のインクに混入することがある。このようにしてインク流路内に入り込んだ気泡は、次第に成長して大きくなり、過度に成長した気泡がインクの流れによって圧力室側に移動すると、吐出動作時の圧力変動を気泡が吸収することによる圧力損失や、気泡が流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招く虞がある。 In a configuration using an ink cartridge typified by such a liquid supply source, the ink flow path (liquid flow path) from the ink introduction needle inserted into the ink cartridge to the nozzle opening of the recording head is filled with ink. However, it is difficult to completely prevent the gas from entering the ink flow path by replacing the ink cartridge. In particular, in the off-carriage type that supplies ink from the ink cartridge to the inside of the liquid ejecting head through the liquid supply tube, the outside air permeates the wall surface of the liquid supply tube and dissolves in the ink. Ink may be saturated. For this reason, the gas that has newly entered the ink flow path cannot be dissolved in the ink, or the gas that has been dissolved due to a change in temperature may become bubbles and be mixed into the ink in the ink flow path. The bubbles that have entered the ink flow path in this way gradually grow and become large, and if the excessively grown bubbles move to the pressure chamber side by the flow of ink, the bubbles absorb the pressure fluctuation during the discharge operation. May cause problems such as pressure loss due to ink and insufficient supply of ink due to air bubbles blocking the flow path.
このような気泡の混入による不具合を防止するために、上記の液体噴射ヘッドでは、記録動作時の数倍の流速のインク流を発生させるクリーニング動作を定期的に実行し、インク流路内の気泡を排出している。また、クリーニング動作以外でインクに混入した気体を排出可能なものとしては、圧力室に連通する共通液室(共通液体室)の側面に気体透過性膜を設け、この気体透過性膜の液体と接する側と反対側にチャンバを設け、このチャンバに負圧を発生させることにより共通液室内の液体に脱気処理を施すことで、圧力室内の気泡の発生を抑制するものが提案されている(特許文献2)。
しかしながら、特許文献2の発明の構成では、共通液体室内とチャンバ内との圧力差を大きくしないと(例えば、常温で少なくとも50kPa以上。望ましくは80kPa〜略真空。)、共通液体室内の気体を気体透過性膜を透過させて脱気することができないため、大がかりな減圧手段が必要となる。その上、この圧力差が大きすぎると、インクに混入している水蒸気が抜けてインク流路内のインクが増粘してしまうため、圧力計などを用いて監視しながらチャンバ内の圧力を制御する必要があった。また、フッ素系薄膜、若しくはシリコン系薄膜からなる気体透過性膜は、インクが滲むと透過率が低下してしまうという問題があった。さらに、共通液体室で十分に脱気がされない場合に、インクカートリッジの脱着等により不意にインク流路内に気泡が混入すると、その気泡がインクに溶け込む前に隣接する圧力室内に入り込み不具合を起こす虞があった。 However, in the configuration of the invention of Patent Document 2, if the pressure difference between the common liquid chamber and the chamber is not large (for example, at least 50 kPa at room temperature, desirably 80 kPa to approximately vacuum), the gas in the common liquid chamber is gas. Since it cannot permeate through a permeable membrane, a large-scale decompression means is required. In addition, if this pressure difference is too large, the water vapor mixed in the ink will escape and the ink in the ink flow path will thicken, so the pressure in the chamber is controlled while monitoring using a pressure gauge or the like. There was a need to do. In addition, a gas permeable film made of a fluorine-based thin film or a silicon-based thin film has a problem that the transmittance is reduced when ink is spread. Furthermore, if air bubbles are inadvertently mixed into the ink flow path when the ink cartridge is not sufficiently deaerated in the common liquid chamber, the air bubbles enter the adjacent pressure chamber before melting into the ink, causing a problem. There was a fear.
また、上記気体透過性膜では、圧力差を高めた場合に気体透過性膜が圧力に耐えられず破損してしまったり、圧力変動に応じて撓むことで液体噴射ヘッドのノズル開口からインクが不用意に吐出されてしまう虞もあった。さらに、液体噴射ヘッドでノズル開口からインクを吐出する際の圧力変動を気体透過性膜が吸収することによって圧力損失が生じ、これにより、吐出されるインクの量や速度などが低下するなど、吐出特性に悪影響を及ぼす可能性もあった。 Further, in the gas permeable membrane, when the pressure difference is increased, the gas permeable membrane cannot withstand the pressure and may be damaged or bend according to the pressure fluctuation, so that the ink is ejected from the nozzle opening of the liquid ejecting head. There was also a risk of being ejected carelessly. In addition, pressure loss occurs due to the gas permeable membrane absorbing pressure fluctuations when ink is ejected from the nozzle openings in the liquid ejecting head, thereby reducing the amount and speed of the ejected ink. There was also the possibility of adversely affecting the properties.
そして、気体透過性膜を採用するには当該膜の取り付け作業工程が必要となり、製造効率等が悪化する問題があった。また、当該膜部分の剛性が弱いため、その周辺部を補強するための支持柱(支持部材)が必要となり、この支持柱を設けることによって流路内の流路抵抗が増大し、吐出周波数などに悪影響を及ぼす可能性があった。さらに、この支持柱を配置するためには、脱気効率、ヘッド剛性、及び共通液体室の流路抵抗のバランスを考慮する必要があり、設計が困難であった。 And in order to employ | adopt a gas-permeable film | membrane, the attachment work process of the said film | membrane was needed, and there existed a problem which manufacturing efficiency etc. deteriorated. Further, since the rigidity of the membrane portion is weak, a support column (support member) is required to reinforce the peripheral portion, and by providing this support column, the flow channel resistance in the flow channel increases, the discharge frequency, etc. Could have an adverse effect on Furthermore, in order to arrange this support column, it is necessary to consider the balance between the deaeration efficiency, the head rigidity, and the flow path resistance of the common liquid chamber, which is difficult to design.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング動作を実行しなくても液体流路内に混入した気体を捕捉収集してから回収して、この気体混入に起因する不具合の発生を未然に防止することが可能な液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to collect and collect the gas mixed in the liquid flow path without performing a cleaning operation, and collect the gas. It is an object of the present invention to provide a liquid ejecting apparatus capable of preventing the occurrence of problems caused by the above.
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体貯留部材内に貯留された液体を液体流路を通じて圧力室に導入し、圧力発生手段の作動によって液体をノズル開口から吐出可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
上記液体流路の途中に、液体に混入した気体を捕捉可能な気体トラップ空部を形成し、該気体トラップ空部を区画形成している区画壁を間に介して気体回収空部を形成し、該気体回収空部内の圧力を上記気体トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする圧力差付加手段を備え、気体トラップ空部と気体回収空部との間の区画壁を透過区画壁とし、
上記圧力差により気体トラップ空部内の気体を、上記透過区画壁を透過して気体回収空部に回収することを特徴とする。
The liquid ejecting apparatus of the present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the liquid stored in the liquid storage member is introduced into the pressure chamber through the liquid flow path, and the liquid is generated by the operation of the pressure generating means. A liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head capable of ejecting from a nozzle opening,
In the middle of the liquid flow path, a gas trap space capable of capturing the gas mixed in the liquid is formed, and a gas recovery space is formed via a partition wall forming the gas trap space. And a pressure difference adding means for lowering the pressure in the gas recovery space compared to the pressure in the gas trap space, and the partition wall between the gas trap space and the gas recovery space is defined as a transmission partition wall. ,
According to the pressure difference, the gas in the gas trap space is transmitted through the permeation partition wall and recovered in the gas recovery space.
上記構成によれば、上記液体流路の途中に、液体に混入した気体を捕捉可能な気体トラップ空部を形成し、該気体トラップ空部を区画形成している区画壁を間に介して気体回収空部を形成し、該気体回収空部内の圧力を上記気体トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする圧力差付加手段を備え、気体トラップ空部と気体回収空部との間の区画壁を透過区画壁とし、上記圧力差により気体トラップ空部内の気体を、上記透過区画壁を透過して気体回収空部に回収するので、液体流路内に混入した気体を、気体トラップ空部に確実に捕捉収集して、その捕捉された気体を重点的に気体回収空部内に回収することができる。このため、圧力室に気泡が混入することに起因して発生する不具合を可及的に防止することができる。ひいては、気泡排出のためのクリーニング動作の実行頻度を減らすことができるので、クリーニング動作に伴うインクの消費を少なくするとこができる。 According to the above configuration, the gas trap vacant part capable of capturing the gas mixed in the liquid is formed in the middle of the liquid flow path, and the gas is interposed via the partition wall forming the gas trap vacant part. A partition between the gas trap space and the gas recovery space is provided with a pressure difference adding means for forming a recovery space and making the pressure in the gas recovery space lower than the pressure in the gas trap space. The wall is a permeation partition wall, and the gas in the gas trap space due to the pressure difference passes through the permeation partition wall and is collected in the gas recovery space. It is possible to reliably capture and collect the trapped gas, and to collect the trapped gas mainly in the gas recovery cavity. For this reason, it is possible to prevent as much as possible problems caused by bubbles mixed into the pressure chamber. As a result, since the frequency of performing the cleaning operation for discharging the bubbles can be reduced, the consumption of ink accompanying the cleaning operation can be reduced.
この構成において、前記透過区画壁を、少なくとも前記圧力差付加手段による圧力変化を受けても形状保持可能な剛性を有する剛性壁とすることが望ましい。
また、この構成において、前記透過区画壁を、前記液体流路を形成する構造体の一部により構成することが望ましい。
In this configuration, it is desirable that the permeation partition wall is a rigid wall having a rigidity capable of retaining a shape even when subjected to a pressure change by at least the pressure difference adding means.
In this configuration, it is preferable that the permeation partition wall is constituted by a part of a structure that forms the liquid flow path.
この構成によれば、透過区画壁を剛性を有する壁としたので、圧力差付加手段によって圧力差を生じさせた場合における透過区画壁の変形や破損、液体の滲みなどを抑制することができる。また、圧力差付加手段による圧力変動に応じて透過区画壁が撓むことによる不用意な液体の吐出を防止することができる。さらに、液体噴射ヘッドでノズル開口から液体を吐出する際の圧力損失を抑制することができる。 According to this configuration, since the permeable partition wall is a rigid wall, it is possible to suppress deformation and breakage of the permeable partition wall and bleeding of the liquid when a pressure difference is generated by the pressure difference adding means. Further, it is possible to prevent inadvertent discharge of the liquid due to the bending of the transmission partition wall in accordance with the pressure fluctuation by the pressure difference adding means. Further, it is possible to suppress pressure loss when the liquid is ejected from the nozzle opening by the liquid ejecting head.
また、上記構成において、前記透過区画壁を含む構造体を、液体流路を区画している他の構造体とは異なる材料であって、前記他の構造体よりも気体透過性の高い材料を用いて形成することが望ましい。 Further, in the above configuration, the structure including the permeable partition wall is made of a material different from other structures that divide the liquid flow path, and has a higher gas permeability than the other structures. It is desirable to form using.
この構成によれば、透過区画壁については気体透過性を確保しつつ他の区画壁では気密性をより確実にすることができる。これにより、気体トラップ空部内の気体をより効率良く除去することが可能となる。 According to this configuration, gas permeability can be ensured for the permeation partition wall, and airtightness can be further ensured for the other partition walls. Thereby, the gas in the gas trap space can be removed more efficiently.
また、前記透過区画壁を、液体流路を区画している構造体と同一の材料を用いて一体に形成すると共に、液体流路を区画する区画壁のうち外気と接する部分よりも薄くすることも可能である。 Further, the permeation partition wall is integrally formed using the same material as the structure that partitions the liquid flow path, and is made thinner than a portion of the partition wall that partitions the liquid flow path that is in contact with outside air. Is also possible.
この構成によれば、前記透過区画壁を、液体流路を区画している構造体と同一の材料を用いて一体に形成するので、透過区画壁を別個成形して取り付ける工程を省略でき、しかも気体の透過性を高めることが可能となる。 According to this configuration, since the permeable partition wall is integrally formed using the same material as the structure that divides the liquid flow path, the step of separately forming and attaching the permeable partition wall can be omitted. It becomes possible to improve the gas permeability.
上記各構成において、前記圧力差付加手段は、前記圧力差を、気体トラップ空部周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定することが望ましい。 In each of the above configurations, it is desirable that the pressure difference adding means sets the pressure difference to be equal to or higher than a saturated water vapor pressure at an ambient temperature around the gas trap empty space.
また、この構成において、前記圧力差を、0kPaより大きく、30kPa以下に設定することが望ましい。 In this configuration, it is desirable that the pressure difference is set to be greater than 0 kPa and not greater than 30 kPa.
上記各構成において、前記圧力差を装置の非稼働時も維持可能にする圧力差維持手段を備えることが望ましい。 In each of the above-described configurations, it is desirable to include pressure difference maintaining means that enables the pressure difference to be maintained even when the apparatus is not in operation.
この構成によれば、前記圧力差を装置の非稼働時も維持可能にする圧力差維持手段を備えたので、前記圧力差を長期に亘って維持できる。このため、圧力差を従来に比べて大きくしなくても、気泡トラップ空部内の気泡を長期間で徐々に回収することができる。これにより、この圧力差を大きくすることによって発生する透過区画壁の変形や液体の滲みをより確実に抑制することができる。したがって、インクの滲みに起因して起こる気体透過率の低下等の不具合の発生を未然に防止することができる。 According to this configuration, since the pressure difference maintaining means that enables the pressure difference to be maintained even when the apparatus is not in operation is provided, the pressure difference can be maintained over a long period of time. For this reason, even if it does not enlarge a pressure difference compared with the past, the bubble in a bubble trap empty part can be collect | recovered gradually over a long period of time. Thereby, the deformation | transformation of the permeation | transmission division wall and the bleeding of a liquid which generate | occur | produce by making this pressure difference large can be suppressed more reliably. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems such as a decrease in gas permeability caused by ink bleeding.
上記各構成において、前記圧力差付加手段は、気体トラップ空部内の圧力を、大気圧よりも高圧にすると共に、気体回収空部内の圧力よりも高圧にすることが望ましい。 In each of the above-described configurations, it is desirable that the pressure difference adding means makes the pressure in the gas trap space higher than the atmospheric pressure and higher than the pressure in the gas recovery space.
また、上記各構成において、前記圧力差付加手段は、気体回収空部内の圧力を気体トラップ空部内の圧力よりも低圧に減圧することが望ましい。 In each of the above-described configurations, it is preferable that the pressure difference adding means depressurizes the pressure in the gas recovery cavity to a lower pressure than the pressure in the gas trap cavity.
上記構成において、前記液体噴射ヘッドのノズル形成面を封止する封止部材を備え、
該封止部材には、前記ノズル形成面とによって形成された封止空部内を減圧する吸引ポンプが吸引経路を介して接続され、
前記減圧手段は、前記気体回収空部に通じる吸引経路を前記吸引ポンプの吸引経路と並列に接続して構成することが望ましい。
In the above configuration, a sealing member for sealing the nozzle forming surface of the liquid jet head is provided,
A suction pump for decompressing the inside of the sealing void formed by the nozzle forming surface is connected to the sealing member via a suction path,
The decompression means is preferably configured by connecting a suction path leading to the gas recovery cavity in parallel with a suction path of the suction pump.
この構成によれば、前記減圧手段が、前記気体回収空部に通じる吸引経路を前記吸引ポンプの吸引経路と並列に接続して構成しているので、通常はクリーニング動作に使用する吸引ポンプを用いて気体回収空部内を減圧できる。したがって、別途圧力差付加手段としての減圧手段を設ける必要が無くなる。また、クリーニング動作等に伴う吸引によっても気体回収空部を減圧できるので、新たに気体回収空部内を減圧するためだけの吸引を行なわなくてもよい。 According to this configuration, since the pressure reducing means is configured by connecting the suction path leading to the gas recovery empty portion in parallel with the suction path of the suction pump, the suction pump normally used for the cleaning operation is used. The pressure inside the gas recovery space can be reduced. Therefore, it is not necessary to separately provide a pressure reducing means as a pressure difference adding means. Further, since the gas recovery empty portion can be depressurized also by suction accompanying a cleaning operation or the like, it is not necessary to perform suction only for newly depressurizing the gas recovery empty portion.
上記各構成において、前記気体トラップ空部内に捕捉された気体の体積が気体回収空部内に回収されて減少する体積減少速度を、前記気体トラップ空部内に捕捉された気体の体積が前記液体流路の上流側から気体トラップ空部内に流入する気体と合わさって増大する体積増大速度よりも速くすることが望ましい。 In each of the above-described configurations, the volume of gas trapped in the gas trap space is recovered in the gas recovery space and reduced, and the volume of gas trapped in the gas trap space is the liquid flow path. It is desirable to make it faster than the volume increase rate that increases in combination with the gas flowing into the gas trap cavity from the upstream side.
この構成によれば、気体トラップ空部の気体が不具合を起こす体積まで増大することを抑制でき、気泡が圧力室内に混入する可能性を小さくできる。したがって、気体が圧力室内に混入することに起因する不具合が発生する虞がなくなる。 According to this structure, it can suppress that the gas of a gas trap empty part increases to the volume which causes a malfunction, and can reduce possibility that a bubble will mix in a pressure chamber. Therefore, there is no possibility that a problem due to gas mixing into the pressure chamber occurs.
上記各構成において、前記液体流路の途中に、該液体流路内の液体を濾過するためのフィルタを内部に配設したフィルタ室を形成し、該フィルタ室のフィルタより上流側の空部を気体トラップ空部とすることが望ましい。 In each of the above configurations, a filter chamber in which a filter for filtering the liquid in the liquid channel is disposed is formed in the middle of the liquid channel, and an empty portion upstream of the filter in the filter chamber is formed. It is desirable to use a gas trap space.
この構成によれば、液体流路内に気体を捕捉収集するための気体トラップ空部を別途形成する必要がない。 According to this configuration, it is not necessary to separately form a gas trap space for capturing and collecting gas in the liquid channel.
上記各構成において、前記気体トラップ空部は、前記液体噴射ヘッドに形成された液体流路の途中に配置されることが望ましい。 In each of the above configurations, it is preferable that the gas trap empty portion is disposed in the middle of the liquid flow path formed in the liquid ejecting head.
この構成によれば、圧力室の近傍の液体流路内の気体を確実に捕捉して回収でき、気体が圧力室内に混入する可能性を小さくすることができる。 According to this configuration, the gas in the liquid channel near the pressure chamber can be reliably captured and recovered, and the possibility that the gas is mixed into the pressure chamber can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置に代表されるインクジェット式プリンタ(以下、単にプリンタという)を例に挙げて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the present embodiment, an ink jet printer (hereinafter simply referred to as a printer) typified by an image recording apparatus that is one form of the liquid ejecting apparatus will be described as an example.
図1は、本発明に係る記録ヘッドを搭載するプリンタの構成を示す平面図である。このプリンタ1は、筐体2と、この筐体2内に配設されたプラテン3とを備えており、紙送りモータの駆動により回転する紙送りローラ(何れも図示せず)によってプラテン3上に記録紙(記録媒体又は吐出対象物の一種:図示せず)が搬送されるようになっている。また、筐体2内には、プラテン3と平行にガイドロッド4が架設されており、このガイドロッド4には、記録ヘッド5を装備したキャリッジ6が摺動可能に支持されている。このキャリッジ6は、パルスモータ7の駆動によって回転する駆動プーリ8と、この駆動プーリ8とは筐体2における反対側に設けられた遊転プーリ9との間に架設されたタイミングベルト10に接続されている。そして、キャリッジ6は、パルスモータ7を駆動することで、ガイドロッド4に沿って紙送り方向と直交する主走査方向に往復移動するように構成されている。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a printer equipped with a recording head according to the present invention. The
プリンタ1の非記録領域(非吐出範囲)であるホームポジションには、キャッピング機構12が配設されている。キャッピング機構12は、記録ヘッド5のノズル形成面に当接し得るトレイ状のキャップ部材12´(本発明における封止部材の一種)を有する。このキャッピング機構12では、キャップ部材12´内の空間が封止空部として機能し、この封止空部内に記録ヘッド5のノズル開口13(図3参照)を臨ませた状態でノズル形成面に密着可能に構成されている。また、このキャッピング機構12には、吸引ポンプを含んで構成されたポンプユニット14が接続されており、このポンプユニット14の作動によって封止空部内を負圧化することができる。そして、ノズル形成面への密着状態でポンプユニット14を作動し、封止空部(密閉空間)内を負圧化すると、ノズル開口13から記録ヘッド5内のインクが吸引されてキャップ部材12´の封止空部内に排出されるようになっている。つまり、このキャッピング機構12は、記録ヘッド5内(インク流路内)に記録動作時の数倍の流速のインク流を発生させてインクや気泡を強制的に吸引排出するクリーニング動作を行う構成となっている。
A
また、上記ホームポジションに隣接する筐体2の一側には、インクカートリッジ17を着脱可能に搭載するカートリッジホルダ18が設けられている。本実施形態では、合計4個のインクカートリッジ17(本発明における液体貯留部材の一種)がカートリッジホルダ18に搭載されている。このインクカートリッジ17は、エアチューブ19を介してエアポンプ20と接続されており、このエアポンプ20からの空気が各インクカートリッジ17内に供給される。そして、この空気によるインクカートリッジ17内の加圧により、インク供給チューブ21(本発明における液体流路を構成している部材の一種)を通じて記録ヘッド5側にインクが供給(圧送)されるように構成されている。
A
インク供給チューブ21は、可撓性を有する長尺な中空部材であり、各インクカートリッジ17(各色)に対応してそれぞれ形成されている。また、プリンタ1本体側と記録ヘッド5側との間には、プリンタ1本体側の制御部から記録ヘッド5側に駆動信号等を伝送するためのFFC(フレキシブルフラットケーブル)22が配線されている。
The
次に、プリンタ1に搭載される記録ヘッドについて説明する。図2は記録ヘッドの分解斜視図、図3は記録ヘッドのヘッド本体の要部断面図、図4は記録ヘッドの斜視図である。
Next, the recording head mounted on the
本実施形態における記録ヘッド5は、ヘッド本体5´、インク圧調整ユニット24、第1ケース25、及び、第2ケース26を主な構成要素としている。ヘッド本体5´は、導入針ユニット27、ヘッドケース28、振動子ユニット29、流路ユニット30、駆動基板31、中継基板32、ヘッドカバー33などから構成されている。
The
ヘッドケース28は、中空箱体状の部材であり、図3に示すように、その先端面(下面)には流路ユニット30を固定し、内部に形成された止着部材34内には振動子ユニット29を収容し、流路ユニット30とは反対側の基端面(上面)側には、中継基板32と導入針ユニット27を配置している。振動子ユニット29は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子35(本発明における圧力発生手段の一種)と、この圧電振動子35に駆動信号を供給するための配線部材(図示せず)と、圧電振動子35を固定する固定板36等から構成される。圧電振動子35は、流路ユニット30における圧力室37を区画する可撓面(振動板)に接合されている。そして、この圧電振動子35は、駆動信号の供給により伸縮駆動して圧力室37の容積を膨張又は収縮することで、圧力室37内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動の制御によりノズル開口13からインク滴を吐出させることができる。
The
流路ユニット30は、ノズル開口13を列設したノズル列を有するノズル形成基板38(図3参照)や、インク流路を形成する流路形成基板39等の構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室40(共通液体室)からインク供給口及び圧力室37を通りノズル開口13に至るまでの一連のインク流路(液体流路の一種)を形成するユニット部材である。流路ユニット30における圧力室37は、ノズル開口13毎に形成されており、インク圧調整ユニット24側から共通インク室40を介してインクが供給されるように構成されている。この流路ユニット30はヘッドケース28の先端面に接合され、この接合状態の流路ユニット30の外側からその周縁部を包囲するように、金属製のヘッドカバー33が止着部材33´によって取り付けられる。このヘッドカバー33は、流路ユニット30やヘッドケース28を保護すると共に、流路ユニット30のノズル形成基板38を接地電位に調整し、記録媒体の一種の記録紙等から発生する静電気によるノイズ等の障害を防止する機能を果たす。
The
駆動基板31は、FFC22を接続するためのコネクタ41を備え、このFFC22を通じて制御部側から駆動信号を受けてこの駆動信号を圧電振動子35側へ供給するように構成されており、両端部にそれぞれ2個ずつコネクタ41が装着されている。また、この駆動基板31は、フレキシブルケーブル42を介して中継基板32と接続されており、後述する第1ケース22の基板固定部25´に取り付けられるようになっている。中継基板32は、駆動基板31と圧電振動子35との間の信号経路を中継するための基板であり、ヘッドケース28の基端面(ノズル形成基板38の表面とは反対側の面)側に配置される。
The
このヘッドケース28の基端面には、上記中継基板32の他、導入針ユニット27が配置される。この導入針ユニット27は、合成樹脂等によって成型されており、その上面にはフィルタ43を介在させた状態でインク導入針44(液体導入針)が複数取り付けられている。また、導入針ユニット27の上面、即ち、ヘッド本体5´のノズル形成基板38の表面とは反対側の面には、上記インク圧調整ユニット24を配置するための調整ユニット配置部45が設けられている。そして、インク圧調整ユニット24を調整ユニット配置部45に装着すると、当該インク圧調整ユニット24内にインク導入針44が挿入される。さらに、この導入針ユニット27の下面側には、各インク導入針44に対応した集束流路が形成されている(図示せず)。なお、この集束流路は、インク導入針44からのインクを圧力室37側に供給するためのインク流路となっている。そして、記録ヘッド5をキャリッジ6に収容した場合は、この導入針ユニット27がキャリッジ6上に配置され、インク導入針44がキャリッジ6の底面から上に向いて立設した状態になる。また、インク導入針44については、後で詳述する。
In addition to the
上記インク圧調整ユニット24は、上面に接続するアタッチメント48(図1参照)を介してインク供給チューブ21と接続され、このインク供給チューブ21からのインクを記録ヘッド5の圧力室37側に導入する。そして、本実施形態においては、図1,2に示すように、各インクカートリッジ17(各色)若しくは各インク供給チューブ21に対応させて、合計4つのインク圧調整ユニット24が、各記録ヘッド5の調整ユニット配置部45に装着されるようになっている。各インク圧調整ユニット24の底部には、導入針挿入部49が設けられており、インク圧調整ユニット24を調整ユニット配置部45に載置する際、この導入針挿入部49内にインク導入針44が挿入される。また、インク圧調整ユニット24の上面には、アタッチメント48が接続される流路接続部50が上方に向けて突設されている。そして、アタッチメント48の内部には、各インク圧調整ユニット24の流路接続部50にそれぞれ対応したインク分配流路(図示せず)が区画形成されており、インク供給チューブ21側からのインクがインク分配流路を通じて各インク圧調整ユニット24に分配供給されるようになっている。
The ink
インク圧調整ユニット24は、内部の圧力変動に応じてバルブ(自己封止弁)を開閉し、記録ヘッド5のヘッド本体5´(圧力室37)側へのインクの導入を制御する自己封止機能を有している。即ち、記録ヘッド5がインク滴の吐出をしない非記録状態(インクを消費しない状態)では、インク圧調整ユニット24は、バルブを閉じてヘッド本体5´側にインクを導入しないようにする。一方、記録ヘッド5が記録動作(吐出動作)時にインク滴を吐出することでインクを消費してインク圧調整ユニット24内部の圧力が低下すると、このインク圧調整ユニット24は、バルブを開いてヘッド本体5´側にインクを導入するようになっている。したがって、インク圧調整ユニット24は、上記のようにヘッド本体5´(圧力室37)側に導入されるインクを制御することで、このインクの圧力の変化量をできるだけ小さくでき、インク滴の吐出状態を安定させることができる。即ち、インク圧調整ユニット24は、記録ヘッド5の圧力室37に導入されるインクの圧力を調整する機能を有している。
The ink
上記第1ケース25は、図2に示すように、四周を4つの側壁で囲んで上下を開口したスリーブ状の部材である。第1ケース25の開口部の平面形状は略矩形に形成されており、その内部空間は、上記調整ユニット配置部45上に配置されたインク圧調整ユニット24を収容するための収容空部52となっている。また、第1ケース25の対向する2つの側壁には、駆動基板31を取り付けるための基板固定部25´がそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 2, the
上記第2ケース26は、図2,4に示すように、第1ケース25における収容空部52の上部開口を被覆可能なベース面55と、当該ベース面55におけるインク圧調整ユニット24の列設方向に直交する方向の両辺縁部から下方に延出した側壁部56とから形成された断面略門型或いは到コ字状の部材である。ベース面55は、第1ケース25の収容空部52の上部開口から露出したインク圧調整ユニット24を被覆している。また、側壁部56は、第1ケース25の基板固定部25´に固定された駆動基板31を被覆している。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
ベース面55には、収容空部52に収容されたインク圧調整ユニット24の流路接続部50に対応する部分に、当該流路接続部50を露出可能な露出開口部57が開設されている。本実施形態においては、1つのインク圧調整ユニット24につき2つの流路接続部50を備えているので、インク圧調整ユニット24が4つ分の露出開口部57が合計8つ設けられている。
In the
次に、インク導入針44の構成について説明する。
図5は、本実施形態におけるインク導入針の構成を示す針長手方向の断面図である。インク導入針44は、内部空間をインク導入路53(液体流路の一種)とした中空針状の部材であり、ストレート部54と、該ストレート部54の基端に連ねて形成したフィルタ室55とにより概略構成されている。
Next, the configuration of the
FIG. 5 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the needle showing the configuration of the ink introduction needle in the present embodiment. The
ストレート部54は、上記インク圧調整ユニット24の導入針挿入部49に挿入される中空円筒状の部材であり、その先端部分には、先細り形状に形成された円錐形状の尖端部56が形成されている。この尖端部56には、インク導入針44の外部とインク導入路53とを連通するインク導入孔57が複数開設されている。即ち、上記したように、インク導入針44(ストレート部54)をインク圧調整ユニット24の内部に挿入すると、インクカートリッジ17からインク供給チューブ21を介してインク圧調整ユニット24内に供給されたインクをインク導入孔57を通じてインク導入路53内に導入することができる。なお、本実施形態においては、インク導入孔57を尖端部56に開設した構成を例示したが、例えば、尖端部56よりも下流側のインク導入針44の側面にインク導入孔57を開設する構成を採用することもできる。
The
上記のフィルタ室55は、図5に示すように、上記ストレート部54の下流側のインク導入路53の途中に円盤状のフィルタ43を介在して形成され、フィルタ43よりも上流側に位置し、上流(上端開口)側から下流側に向けて次第に拡径するスカート状拡径部55´内の上部フィルタ室55aと、フィルタ43よりも下流側に位置し、上流(上端開口)側から下流(下端開口)側に向けて次第に縮径する下部フィルタ室55bとで構成される。この下部フィルタ室55bは、フィルタ43側の上端開口の内径から次第に縮径した下端最小径部分(下端開口)にヘッド流路58が連続して形成されている。即ち、フィルタ室55は、共通インク室33(圧力室37)に連通するヘッド流路58の上流側であって、インク導入針44側のインク導入路53やヘッド流路58等の他のインク流路よりも大径となっている。そして、上部フィルタ室55aの上端開口の面積は、ストレート部54の下端開口の面積に揃える一方、下端開口の面積はその直下に配置されたフィルタ43の有効濾過面積(フィルタ43においてインクが実際に通過可能な領域の面積)に揃えてある。また、下部フィルタ室55bの上端開口の面積は、その直上に配置されたフィルタ43の有効濾過面積に揃える一方、下端開口の面積はヘッド流路58の上端開口の面積に揃えてある。したがって、このフィルタ室55は、ストレート部54側からのインクを、フィルタ43を介してヘッド流路38側に向けて円滑に流すことができるように構成されている。
As shown in FIG. 5, the
このフィルタ室55の内部に配設したフィルタ43は、インク流路(液体流路)内のインクを濾過する機能を有し、他のインク流路の断面の面積よりも有効濾過積を大きくすることで、インク流路の流路抵抗を小さくしている。また、本実施形態におけるフィルタ43は、インク流路内に混入した気泡を通過させ難くして、その上流側のフィルタ室55の空部内(上部フィルタ室55a内)に捕捉する機能も有する。したがって、この上部フィルタ室55aは、インク流路内のインクに混入した気体を捕捉可能な気体トラップ空部としても機能する。
The
以上のように構成されたインク導入針44は、フィルタ室55の上部フィルタ室55aの下端開口をフィルタ43に対向させる状態で、例えば超音波溶着によって導入針ユニット27に取り付けられる。これにより、上部フィルタ室55aの下端開口と下部フィルタ室55bの上端開口とがフィルタ43を介して液密状態で連通する。即ち、インク導入針44のインク導入路53とヘッドケース28側のヘッド流路58とが液密状態で連通し、このインク導入路53とヘッド流路58が、本発明における液体流路として機能する。
The
ところで、本実施形態のプリンタ1では、インクカートリッジ17を取り付ける際などに、気体がインク流路内に入り込むことがある。この気体は、通常では予め脱気されたインクに溶け込んでしまうが、環境温度の変化や気圧の変化によって気泡となってしまい、インク流路内に浮遊することがある。また、オフキャリッジタイプでは、上述したように、カートリッジ7から記録ヘッド5に至るまでのインク流路を比較的長尺なインク供給チューブ21により構成しているため、このインク供給チューブ21の壁面から気体が進入し、インク流路内のインクに溶け込んでインクが飽和状態になってしまうことがある。この状態では、外部から新たに進入した気体が飽和状態になったインクに溶け難くなるので、気泡となってインク流路内を浮遊することになる。このようにインク流路内に浮遊する気泡は、記録動作等によるインク流によって徐々に下流側に流れて行き、インク流路の途中に形成されたフィルタ室55内に流入する。ここで、本実施形態のフィルタ43は、気泡を通過し難くしているため、気泡がこのフィルタ43に引っ掛かり、そのまま上部フィルタ室55aに滞留するようになる。さらに、本実施形態のフィルタ室55は、上述したように他のインク流路より拡径することによってインクの流速が穏やかになるので、流入してきた気泡をフィルタ43の下流側に移動させ難くし、上流側で滞留させることができる。したがって、上流からフィルタ室55に流入した気泡を、フィルタ43の上流側の空部、即ち、上部フィルタ室55aに集めて捕捉することが可能となる。この様に上部フィルタ室55aを気体トラップ空部として構成すると、インク流路内に気体を捕捉収集するための気体トラップ空部を別途形成する必要がない。また、本実施形態の上部フィルタ室55a(インク導入針44)は、キャリッジ6上に配置していると共に、記録ヘッド5のインク流路の途中であって最も圧力室37寄りに配置しているので、圧力室37の近傍のインク流路内の気泡を確実に捕捉でき、気泡が圧力室37内に混入する可能性を小さくすることができる。
By the way, in the
そこで、インクに混入した気体に起因する不具合を防止するために、本実施形態のプリンタ1では、図5に示すように、上部フィルタ室55aを区画形成しているスカート状拡径部55´の内周側の区画壁を間に介して気体回収空部60を上部フィルタ室55aの外周に形成し、上部フィルタ室55aと気体回収空部60との間の区画壁を気体が透過可能な透過区画壁61とし、この気体回収空部60内を圧力差付加手段によって上部フィルタ室55a内の圧力に比較して低圧にし、この圧力差により上部フィルタ室55a内に捕捉された気体(気泡A)を、透過区画壁61を透過して気体回収空部60に回収するようにしている。
Therefore, in order to prevent problems caused by the gas mixed in the ink, in the
上部フィルタ室55aの透過区画壁61は、この上部フィルタ室55aやストレート部54等を区画している他の区画壁と同一材料であって気体が透過可能な材料、例えば、POM(ポリアセタール)、PP(ポリプロピレン)、PPE(ポリフェニレンエーテル)等によって一体成型されており、他の区画壁やストレート部54の区画壁のうち外気と接する部分よりも厚さを薄くしている。即ち、透過区画壁61は、上部フィルタ室55aを区画している区画壁の少なくとも一部を薄くして形成されている。換言すると、透過区画壁61は、液体流路を形成する構造体の一部により構成されている。これにより、透過区画壁61を別個成形して取り付ける工程を省略でき、しかも他の区画壁よりも気体の透過性を高めることができる。なお、本実施形態においては、実験の結果より、この透過区画壁61の面積を約1cm2、厚さを約1mmとすると、透過効率が好適であることがわかった。また、材料においても、気体透過係数が5cc・mm/m2・day・atm以上であり、透湿係数が2g・mm/m2・day・atm以下が好適であり、これを満たすものであれば、上記の材料以外のものでも用いることが可能である。さらに、透過区画壁61を、上部フィルタ室55aを区画している他の区画壁よりも気体透過性の高い材料を用いて形成してもよい。
The
上記気体回収空部60は、透過区画壁61とスカート状拡径部55´の外周側の区画壁によって囲まれた環状の空部であり、吸引経路63(図6参照)を介して後述する圧力差付加手段に連通するように構成される。なお、気体回収空部60は、上部フィルタ室55aの全体を囲繞して形成する必要はなく、上部フィルタ室55aの一部を囲繞する状態で形成してもよい。要は上部フィルタ室55aの外側に位置する気体回収用の空部を有し、透過区画壁61を間に介して形成することができれば、どのような形状でもよい。
The
次に、上記気体回収空部60内の圧力を上部フィルタ室55a内の圧力に比較して低圧にする圧力差付加手段について説明する。図6は、本実施形態の圧力差付加手段としての減圧手段を説明する模式図である。
Next, pressure difference adding means for reducing the pressure in the
本実施形態の圧力差付加手段は、気体回収空部60内の圧力を上部フィルタ室55a内の圧力よりも低圧に減圧する減圧手段を含んで構成される。減圧手段は、気体回収空部60に通じる吸引経路63を、キャップ部材12´内を減圧するキャップ吸引経路64と並列に接続し、クリーニング動作用のポンプユニット14によって気体回収空部60内を減圧可能に構成してもよい。
The pressure difference adding means of the present embodiment includes a pressure reducing means for reducing the pressure in the
この減圧手段は、図6に示すように、上記気体回収空部60から吸引経路63を通じてこの気体回収空部60内を減圧可能なポンプユニット14と、この吸引経路63の途中に設けられ、気体回収空部60からポンプユニット14への通気を許容してその逆を阻止する逆止弁70とを備える。そして、吸引経路63は、分岐接続部65を介してキャップ吸引経路64に接続され、この分岐接続部65からキャリッジ6までの間は可撓性を有する中空のチューブ部材によって構成されている。
As shown in FIG. 6, the decompression means is provided in the middle of the
このように構成すると、ポンプユニット14を作動させてキャップ吸引経路64を吸引して減圧すると、キャップ吸引経路64から分岐接続された吸引経路63を介して気体回収空部60内を減圧することができる。これにより、気体回収空部60内の圧力を上部フィルタ室55a内の圧力に比較して低圧にすることができる。この圧力差により、上部フィルタ室55a内に捕捉された気泡を、透過区画壁61を介して気体回収空部60内に回収することができる。そして、上部フィルタ室55aが気体トラップ空部として機能することにより、インク流路内に浮遊する気泡を、フィルタ43よりも上流側の空部に確実に捕捉収集して、その捕捉された気泡を重点的に気体回収空部60内に回収することができる。このため、圧力室37に気泡が混入することに起因して発生する不具合を未然に防止することができる。ひいては、気泡排出のためのクリーニング動作の実行頻度を従来よりも減らすことができるので、クリーニング動作に伴うインクの消費を少なくするとこができる。
With this configuration, when the
また、このように通常はクリーニング動作に使用するポンプユニット14を用いて気体回収空部60内を減圧するように構成すると、減圧手段を別途設ける必要が無くなる。また、クリーニング動作と共に気体回収空部60を減圧できるので、気体回収空部60内を減圧するためだけの吸引を個別に行なわなくてもよい。さらに、キャップ吸引経路64との分岐接続部65からキャリッジ6までの吸引経路63をチューブ部材によって構成しているので、キャリッジ6の移動が制限されることがない。
Further, when the gas recovery
なお、この圧力差付加手段に関し、吸引経路63の途中に逆止弁70を設けることによって気体回収空部60内の気体が減圧する方向にのみ流れるので、気体回収空部60内を減圧した負圧の状態で維持することが可能になる。そして、この逆止弁70は、減圧手段の作動時のみ開弁するため、常態では閉弁状態を維持する。このことから、この逆止弁70は、装置非稼働・稼働を問わずに上部フィルタ室55aと気体回収空部60との圧力差を維持可能にする圧力差維持手段としても機能する。
Regarding this pressure difference adding means, by providing a
このように、気体回収空部60内と上部フィルタ室55a内との圧力差を長期に亘って維持できるため、この圧力差を従来に比べて大きくしなくても、上部フィルタ室55a内の気泡を長期間で徐々に回収することができる。これにより、この圧力差を大きくすることによって発生する透過区画壁61のインクの滲みや変形を抑制することができる。したがって、インクの滲みに起因して起こる気体透過率の低下等の不具合の発生を未然に防止することができる。
Thus, since the pressure difference between the gas recovery
また、この圧力差付加手段は、上記のように構成すると、逆止弁70を開弁させる圧力の閾値の設定やポンプユニット14の吸引時間の設定等により気体回収空部60内に供給する圧力の大きさを容易に調整することが可能である。さらに、上記のインク圧調整ユニット24により上部フィルタ室55a内のインクの圧力を一定に調整可能であるので、圧力差付加手段は、気体回収空部60内の圧力を調整することで、気体回収空部60内と上部フィルタ室55a内の圧力差を適宜設定することが可能となる。本実施形態においては、この圧力差を上部フィルタ室55aの周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定することが望ましい。具体的には、例えば、この圧力差を5kPa以上に設定すると好適である。
Further, when the pressure difference adding means is configured as described above, the pressure supplied into the gas recovery
本実施形態では、上部フィルタ室55a内に捕捉された気泡の体積が気体回収空部60内に回収されて減少する体積減少速度を、上部フィルタ室55a内に捕捉された気体の体積がインク流路の上流側から流入する気泡と合わさって増大(成長)する体積増大速度よりも速くするように設定している。具体的には、区画透過壁の24時間(1日)あたりの気体透過量を、例えば0.05mm3/day以上、水蒸気の透過量を0.10mg/day以下となるように、上記の圧力差P(例えば約5kPa)、区画透過壁(透過領域)の面積S(例えば約1cm2)、厚さT(例えば約1mm)、材料の気体透過係数K(例えば約5cc・mm/m2・day・atm以上)若しくは材料の透湿係数k(例えば約2g・mm/m2・day・atm以下)のバランスを調整することで設定している。なお、このバランスに関しては、上記の数値に限定されるものではなく、「透過量 ∝ S・K(若しくはk)・P/T」の式に基づいて適宜設定することができる。
In the present embodiment, the volume reduction rate at which the volume of the bubbles trapped in the
このように設定すると、上部フィルタ室55aの気泡が不具合を起こす体積まで増大することを抑制でき、気泡が圧力室37内に混入する可能性を小さくできるので、気泡が圧力室37内に混入することに起因する不具合が発生する虞がなくなる。
By setting in this way, it is possible to suppress the bubbles in the
また、上記実施形態では、気体回収空部60内を減圧する減圧手段を含んで構成した圧力差維持手段を例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、インク流路内を加圧する加圧手段によって気体トラップ空部としての上部フィルタ室55a内を加圧する構成としてもよい。具体的には、気体回収空部60と上部フィルタ室55aを上記実施形態と同様に形成し、気体回収空部60と外部とを連通する大気開放路を備え、カートリッジ13内のインクを加圧供給するエアポンプ20を加圧手段とし、一側のホームポジション、若しくはその反対側の他側の非記録領域に、全てのノズル開口13を封止可能な弾性部材からなる板状のノズル封止部材を設けて構成する(共に図示せず)。これにより、このノズル封止部材によってノズル開口13を封止した状態でエアポンプ20を作動させて、カートリッジ13からノズル開口に至までのインク流路内を大気圧よりも大きい圧力になるように加圧することで、気体回収空部60内の圧力を上部フィルタ室55a内の圧力に比較して低圧にすることができる。そして、加圧手段によって発生した圧力差により、上部フィルタ室55a内の気体を気体回収空部60内に回収して、大気開放路を通じて外部に排出することができる。また、非稼動時に、エアポンプ20による圧力をインク流路にかけたままにすると共に、ノズル封止部材によってノズル開口13を封止した状態にすると、気体回収空部60内の圧力と上部フィルタ室55a内の圧力との圧力差を維持することができる。したがって、非稼働時もこの圧力差を維持可能にする圧力差維持手段としても機能させることができる。なお、圧力差付加手段としてのエアポンプ20による加圧は、透過区画壁61がインク滲み等の不具合を発生しない程度の大きさまでの範囲で設定することが望ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the pressure difference maintenance means comprised including the pressure reduction means which pressure-reduces the inside of the gas collection | recovery
また、上記実施形態では、加圧手段によってインク流路内のインクを加圧する場合に、ノズル封止部材によってノズル開口13を封止した例を示したが、これには限られない。要は、フィルタ室55の下流側のインク流路を閉塞することで、上流側の上部フィルタ室55a内のインクを加圧できるものであれば、どのような構成でもよい。例えば、上記各実施形態において、フィルタ室55の上流側に配置されたインク圧調整ユニット24を、フィルタ室55の下流側に配置し、このインク圧調整ユニット24に備えられたバルブ(自己封止弁)によりフィルタ室55の下流側のインク流路を閉塞してフィルタ室55内を加圧するようにしてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
また、上記各実施形態では、インク導入針44に一体に形成された上部フィルタ室55aを、インク流路内の気泡を捕捉可能な気体トラップ空部とした例を示したが、本発明はこれには限られない。要は、インク流路の途中に形成され、気泡を捕捉可能であればどのような構成でもよい。例えば、図7に示すように、インク流路の途中に上記各実施形態と同構成のフィルタ室55を形成し、この上部フィルタ室55aを気体トラップ空部としてもよい。また、気体トラップ空部は、フィルタ室55に限定されるものではなく、浮力を利用して気泡を捕獲可能な空部により構成してもよい。具体的には、図8に示すように、インク流路の途中に他の部分よりも幅広であってドーム状のトラップ室69を形成し、このトラップ室69の床面の一側に入口流路70を、他側に出口流路71を形成し、このトラップ室69のドーム型天井となって区画形成している透過区画壁61を間に介して、その上方に気体回収空部60を形成する構成としてもよい。この様に構成すると、入口流路70と出口流路71とを通るインク内に含まれた気泡Aが、浮力によって浮かび上がってドーム型の透過区画壁61の下面に接して滞留することになる。また、このトラップ室69は他のインク流路よりも拡幅しているので、インクの流速が穏やかになり、上方に浮遊する気泡Aが下方の出口流路71側に流れ難くなる。これにより、このトラップ室69の上方に気泡Aを捕捉し易い。
In each of the above embodiments, an example has been described in which the
図9は、本発明の他の実施形態の構成を説明する図であり、本発明における液体流路を構成する部材の一種であるインク圧調整ユニット24の要部断面図である。この図では、自己封止バルブよりも下流側の構成を拡大して示している。
FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration of another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the main part of an ink
本実施形態においては、気体回収空部60をインク圧調整ユニット24に設けている。このインク圧調整ユニット24は、複数の構造体を積層して構成されており、本実施形態においては、図9における上から気体回収空部60を区画するための第1構造体74、上部フィルタ室55aを区画するための第2構造体75、及び、下部フィルタ室55bを区画するための第3構造体76の合計3つの構造体から成る。
In the present embodiment, the gas recovery
第3構造体76は、第2構造体75との接合面を断面すり鉢状或いは漏斗状に反対側面に向けて窪ませて下部フィルタ室55bを形成すると共に、この下部フィルタ室55bの下流端部に連続させて記録ヘッド5側と連通する連通流路78を形成している。また、この下部フィルタ室55bの上流側開口から下流側に僅かに下がった位置には、径中心側に向けて断面階段状に突出した段部77が、下部フィルタ室55bの上流側開口の全周に沿って形成されており、この段部77の上面にフィルタ43の下面の周縁部を超音波溶着等で接合することでフィルタ43が取り付けられる。
The
第2構造体75は、第3構造体55bとの接合面において、当該第3構造体55bの下部フィルタ室55bに対応する部分を反対面(第1構造体74との接合面)側に向けて断面矩形状に窪ませて上部フィルタ室55aを形成している。この上部フィルタ室55aの開口形状は、第3構造体76の下部フィルタ室55bの上流側開口形状に揃えられている。そして、第2構造体75と第3構造体76を積層することで、上部フィルタ室55aと下部フィルタ室55bとが一連に連通してフィルタ室55が区画される。
The
また、第2構造体75には、図示しない自己封止弁からのインクを上部フィルタ室55aに導入するための導入路81が形成されている。さらに、第2構造体75における第1構造体74との接合面を上部フィルタ室55a側に窪ませて凹部79を形成することで、上部フィルタ室55aとの境界壁の肉厚が薄くなるように構成されている。この境界壁は、透過区画壁61として機能する。即ち、透過区画壁61は、液体流路を形成する構造体の一部により構成されていると言える。
The
この透過区画壁61は、少なくとも圧力差付加手段による圧力変化を受けてもその形状を保持可能な剛性を確保しつつ、フィルタ室55(上部フィルタ室55a)と気体回収空部60との間での圧力差によってガス交換、即ち、気体の透過が可能な程度の厚さの剛性壁とすることが望ましい。具体的には、透過区画壁61の厚さを、他の部分の平均肉厚の10%から50%程度に設定している。そして、透過区画壁61を含む第2構造体75の材質を、他の構造体74,76の材質よりも気体透過性の高い材料を用いて形成している。具体的には、m-PPE(変性ポリフェニレンエーテル)、又はPP(ポリプロピレン)等のプラスチックまたはこれらのアロイを採用することができる。一方、他の構造体74,76は、気体透過性が低い材質、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、m-PPE/PPSアロイ(変性ポリフェニレンエーテルとポリフェニレンサルファイドのアロイ)、液晶ポリマー、EVOH(エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂)を用いることが望ましい。これにより、透過区画壁61については気体透過性を確保しつつ他の区画壁では気密性をより確実にすることができる。その結果、気体トラップ空部(上部フィルタ室55a)内の気体をより効率良く除去することが可能となる。勿論、各構造体74,75,76の材質を同一としても良い。
The
第1構造体74は、第2構造体75の第1構造体74との接合面を反対面側に窪ませて凹部80を形成している。この凹部80の開口形状は、第2構造体75の凹部79の開口形状と揃えられており、第1構造体74と第2構造体75を積層すると、これらの凹部79と凹部80とが一連に連通して気体回収空部60が形成される。本実施形態における気体回収空部60は、複数のインク流路においてインク流路毎に形成されたフィルタ室55に対し共通な空部となっている。この気体回収空部60は、透過区画壁61を介して上部フィルタ室55aと隣接する状態に設けられている。この気体回収空部60は、逆止弁70及び吸引経路63を通じて、上記のポンプユニット14などの減圧手段(圧力差付加手段)に連結されている。
The
そして、上記構成において、ポンプユニット14を作動させて気体回収空部60内を減圧すると、気体回収空部60内の圧力を上部フィルタ室55a内の圧力に比較して低圧にすることができる。この際、圧力差を上部フィルタ室55aの周辺の環境温度における飽和水蒸気圧以上に設定することが望ましい。具体的には、例えば、この圧力差を5kPa以上、30kPa以下に設定すると好適である。この圧力差により、上部フィルタ室55a内に捕捉された気泡Aを、透過区画壁61を介して気体回収空部60内に回収することができる。即ち、本実施形態においても、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。なお、圧力差を5kPa以下としても、長時間その状態にしておけば同様な作用効果を得ることができるので、圧力差が0kPaより大きければよい。
In the above configuration, when the
なお、本実施形態では、透過区画壁61を含む第2構造体75を、液体流路を区画している他の構造体74,76とは異なる材料であって、他の構造体よりも気体透過性の高い材料を用いて形成した例を示したが、これには限られない。各構造体74,75,76を一体の構造体で構成しても良い。即ち、上記第1の実施形態のように、液体流路を区画している構造体と同一の材料を用いて透過区画壁61を一体に形成すると共に、外気と接する部分(区画壁)よりも薄くする構成を採用することもできる。
In the present embodiment, the second
以上のように、上記各実施形態では、液体流路を形成する構造体の一部を透過区画壁61とし、シリコンなどの気体透過性膜を使用する従来構成と比較して透過区画壁61の剛性を高くしたので、圧力差付加手段によって圧力差を生じさせた場合における透過区画壁61の変形や破損を抑制することができる。また、圧力差付加手段による圧力変動に応じて透過区画壁61が撓むことによる不用意なインクの吐出を防止することができる。さらに、透過区画壁61の変形が抑制されるので、記録ヘッド5でノズル開口13からインクを吐出する際の圧力損失を抑制することができる。加えて、従来構成のような剛性を確保するための支持柱(支持部材)が不要となる。
As described above, in each of the embodiments described above, a part of the structure forming the liquid flow path is the
なお、上記各実施形態においては、オフキャリッジタイプの液体噴射装置の一種である上記プリンタ1について本発明を適用する例を示したが、勿論、オンキャリッジタイプの液体噴射装置にも本発明を適用可能である。即ち、上記インク圧調整ユニット24に替えてインクカートリッジ17をキャリッジ6の収容空部に収容する構成においても好適である。この場合、気体トラップ空部及び気体回収空部を、インク導入針に設けることが望ましい。
In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to the
また、本発明は、上記プリンタ1に限らず、液体貯留部材に貯留された液体を液体流路を介して液体噴射ヘッド内部に導入する構成であれば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置、マイクロピペット等の液体噴射装置にも適用することができる。
In addition, the present invention is not limited to the
1…プリンタ,2…筐体,3…プラテン,4…ガイドロッド,5…記録ヘッド,5´…ヘッド本体,6…キャリッジ,7…パルスモータ,8…駆動プーリ,9…遊転プーリ,10…タイミングベルト,12…キャッピング機構,12´…キャップ部材,13…ノズル開口,14…ポンプユニット,17…インクカートリッジ,18…カートリッジフォルダ,19…エアチューブ,20…エアポンプ,21…インク供給チューブ,22…FFC,24…インク圧調整ユニット,25…第1ケース,25´…基板固定部,26…第2ケース,27…導入針ユニット,28…ヘッドケース,29…振動子ユニット,30…流路ユニット,31…駆動基板,32…中継基板,33…ヘッドカバー,33´…止着部材,34…収容空部,35…圧電振動子,36…固定板,37…圧力室,38…ノズル形成基板,39…流路形成基板,40…共通インク室,41…コネクタ,42…フレキシブルケーブル,43…フィルタ,44…インク導入針,45…調整ユニット配置部,48…アタッチメント,49…導入針挿入部,50…流路接続部,52…収容空部,53…インク導入路,54…ストレート部,55…フィルタ室,55´…スカート状拡径部,55a…上部フィルタ室,55b…下部フィルタ室,56…尖端部,57…インク導入孔,58…ヘッド流路,60…気体回収空部,61…透過区画壁,63…吸引経路,64…キャップ吸引経路,65…分岐接続部,69…トラップ室,70…入口流路,71…出口流路,74…第1構造体,75…第2構造体,76…第2構造体,77…段部,78…連通流路,79,80…凹部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
上記液体流路の途中に、液体に混入した気体を捕捉可能な気体トラップ空部を形成し、該気体トラップ空部を区画形成している区画壁を間に介して気体回収空部を形成し、該気体回収空部内の圧力を上記気体トラップ空部内の圧力に比較して低圧にする圧力差付加手段を備え、気体トラップ空部と気体回収空部との間の区画壁を透過区画壁とし、
上記圧力差により気体トラップ空部内の気体を、上記透過区画壁を透過して気体回収空部に回収することを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head capable of introducing a liquid stored in a liquid storing member into a pressure chamber through a liquid flow path and ejecting the liquid from a nozzle opening by an operation of a pressure generating unit,
In the middle of the liquid flow path, a gas trap space capable of capturing the gas mixed in the liquid is formed, and a gas recovery space is formed via a partition wall forming the gas trap space. And a pressure difference adding means for lowering the pressure in the gas recovery space compared to the pressure in the gas trap space, and the partition wall between the gas trap space and the gas recovery space is defined as a transmission partition wall. ,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the gas in the gas trap cavity is collected by the gas recovery cavity through the transmission partition wall by the pressure difference.
該封止部材には、前記ノズル形成面とによって形成された封止空部内を減圧する吸引ポンプが吸引経路を介して接続され、
前記減圧手段は、前記気体回収空部に通じる吸引経路を前記吸引ポンプの吸引経路と並列に接続して構成されたことを特徴とする請求項10に記載の液体噴射装置。 A sealing member for sealing the nozzle forming surface of the liquid jet head;
A suction pump for decompressing the inside of the sealing void formed by the nozzle forming surface is connected to the sealing member via a suction path,
11. The liquid ejecting apparatus according to claim 10, wherein the decompression unit is configured by connecting a suction path leading to the gas recovery empty portion in parallel with a suction path of the suction pump.
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