JP2009066781A - プリントヘッドユニット及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】共通流路部材にインク供給するインク流入管と、共通流路部材から空気と共にインクを排出するインク排出管との接続作業を簡便に行うことができるプリントヘッドユニット及びインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】複数のプリントヘッドに対して共通にインクを供給する共通流路部材３０と、共通流路部材３０の側面又は下面に接続されたインク供給管とを有し、共通流路部材３０の下面３０ｂには、インク流入口３０２とインク排出口３０３とが設けられ、共通流路部材３０の内部には、インク排出口３０３から天井壁３０１ａに向けて立ち上がると共にその上端開口３０６ｂが天井壁３０１ａに近接配置され、共通流路３０１内の空気をインクと共に上端開口３０６ｂから下向させてインク排出口３０３から排出するためのインク排出流路３０６が形成されたプリントヘッドユニットを、インクジェットプリンタに着脱可能に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明はプリントヘッドユニット及びインクジェットプリンタに関し、詳しくは、インクタンクからのインクを共通流路内に一旦貯留し、該共通流路から複数のプリントヘッドの各々に対してインクを供給するようにしたプリントヘッドユニット及びインクジェットプリンタに関する。

複数のプリントヘッドの各々に対して共通にインクを供給する共通流路部材（分配器）を備えたインクジェットプリンタが特許文献１に開示されている。このインクジェットプリンタは、インクタンクから引き出した供給チューブの先端に共通流路部材を接続し、この共通流路部材に複数のプリントヘッドを並列接続したものであり、プリントヘッドの数が多くなっても、インクタンクからは１本のチューブによってインク供給が可能となる利点を有している。

ところで、プリントヘッドに供給されるインク中に空気（気泡）が混入していると、インクの出射不良を招く原因となる。このため、各プリントヘッドにインクを供給する共通流路部材の内部は空気の混入がなくインクで満たされている必要があるが、共通流路部材へ至るインク供給経路中の空気がインクの流入時に共通流路部材内に混入することは避けられない。

特許文献１では、共通流路部材内に流入した空気の逃げ道がないため、共通流路部材の内部をインクで満たすことが難しく、かなりの量の空気が残留してしまう問題がある。このような空気を排出するには、プリントヘッドのノズルを強制的に吸引することにより、インクと一緒に排出することが考えられるが、空気はインク内を上昇して共通流路部材内の上部に溜まるため、通常、この共通流路部材よりも下方に配置されるプリントヘッドのノズルから吸引を行って空気をも一緒に排出するには、極めて大量のインクを吸引しなくてはならず、インクの無駄が多くなる問題がある。

一方、特許文献２には、複数のプリントヘッドに共通にインクを供給するための共通流路部材（フィルタケース）の下面にインク流入管を接続し、該共通流路部材の頂部に、内部の空気を抜くための空気排出弁を設けることが開示されている。インク流入管は共通流路部材の下面に接続されるため、インクは上向きに流れながら共通流路部材内に流入するので、排出が困難なインク供給経路中の空気を円滑に共通流路部材内に導くことができ、更に、この共通流路部材内に流入した空気は、頂部の空気排出弁からインクがあふれ出る程度にインク供給を行うことにより上方から排出することができ、共通流路部材内をインクで満たすことができてプリントヘッドへの空気の流入を防止できると考えられる。
特開昭６３−２５４０４８号公報 特開２００６−６９０２５号公報

インクジェットプリンタに設けられる複数のプリントヘッドは、プリンタ本体に対して簡単に取り付けできるようにするため、複数のプリントヘッドと共通流路部材とを一体化したプリントヘッドユニットを構成することにより、このプリントヘッドユニットをプリンタ本体に簡単に着脱可能とすることが望ましい。

しかし、特許文献２に記載の共通流路部材は、空気がインク中を上昇する性質を利用する関係上、インク流入を共通流路部材の下部から行い、空気排出を上部から行うようにしているため、これをユニット化したプリントヘッドユニットを構成してプリンタ本体に取り付ける場合、共通流路部材の上部と下部の相反する面において、インク流入管と、空気と共にあふれ出たインクを排出するためのインク排出管とを接続しなくてはならず、接続作業が極めて煩雑化する問題がある。空気と共にあふれ出たインクは、プリンタ内部を汚し、プリント汚染の問題を引き起こすため、あふれ出たインクを回収するためのインク排出管は必須である。

そこで、本発明は、共通流路部材にインク供給するインク流入管と、共通流路部材から空気と共にインクを排出するインク排出管との接続作業を簡便に行うことができるプリントヘッドユニット及びこれを着脱可能に有するインクジェットプリンタを提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、ノズルからインクを出射する複数のプリントヘッドと、インクタンクから供給されるインクを内部に貯留し、前記複数のプリントヘッドに対して共通にインクを供給する共通流路部材と、前記共通流路部材の側面又は下面に接続され、前記複数のプリントヘッドの各々に対してインクを供給するインク供給管とを有し、インクジェットプリンタに対して着脱可能に取り付けられるプリントヘッドユニットであって、前記共通流路部材の下面に、前記インクタンクから供給されるインクを内部に流入するためのインク流入口と、内部のインクを排出するためのインク排出口とが設けられ、前記共通流路部材の内部には、天井壁に上端開口が近接配置され、該上端開口から前記インク排出口に向けて前記共通流路内の空気をインクと共に下向流させて前記インク排出口から排出するためのインク排出流路が形成されていることを特徴とするプリントヘッドユニットである。

請求項２記載の発明は、前記インク流入口と前記インク排出口は、前記共通流路部材の長さ方向の一端側と他端側に離間して配置され、前記共通流路部材内の前記天井壁は、前記インク流入口に対向する位置から前記インク排出流路の上端開口に対向する位置にかけて高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１記載のプリントヘッドユニットである。

請求項３記載の発明は、前記プリントヘッドの各々のインク供給口は、前記共通流路部材における前記インク供給管の接続位置よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプリントヘッドユニットである。

請求項４記載の発明は、前記共通流路部材内の前記天井壁には、前記インク排出流路の上端開口に対向する位置に凹部が形成されており、前記凹部は、前記インク排出流路の上端開口を覆うような大きさに形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のプリントヘッドユニットである。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のプリントヘッドユニットが、前記共通流路部材の前記インク流入口及び前記インク排出口に対してプリンタ本体に立設するインク流入管及びインク排出管を着脱可能に嵌合することにより取り付けられることを特徴とするインクジェットプリンタである。

請求項６記載の発明は、前記インク排出管から排出された前記共通流路部材内のインクを、前記インク流入口を通って前記共通流路部材内に再度供給するための循環手段を有することを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタである。

本発明によれば、共通流路部材にインク供給するインク流入管と、共通流路部材から空気と共にインクを排出するインク排出管との接続作業を、いずれも共通流路部材の下面側で行うことができるので、プリンタ本体に対して簡単に着脱することのできるプリントヘッドユニット及びインクジェットプリンタを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１はプリントヘッドユニットの一例を示す斜視図である。プリントヘッドユニット１は、１枚の板状のヘッド固定部材１０に複数のプリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆが固定されている。ここでは６つのプリントヘッドを例示しているが、数は何ら限定されない。

各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆは、図示下面に位置するノズル面に多数配列されたノズルからそれぞれ図示下方向にインクを出射するようになっており、ヘッド固定部材１０に対して千鳥状に配設されている。これにより、プリントヘッドユニット１は、プリントヘッド２０Ａからプリントヘッド２０Ｆへの幅方向に亘る幅広の画像記録をワンパスで行うラインヘッドを構成している。

プリントヘッドユニット１には、複数のプリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆに対して共通にインクを供給するための１つの共通流路部材３０が、ヘッド固定部材１０に固定されている。共通流路部材３０は、プリントヘッド２０Ａからプリントヘッド２０Ｆへ至る幅方向の長さとほぼ同等の長さを有する横長の箱形状を呈している。ヘッド固定部材１０における各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆの取り付け面１０ａには、ほぼ垂直に立ち上がる支持板４０が取り付けられており、共通流路部材３０は、この支持板４０によってヘッド固定部材１０の取り付け面１０ａよりも上方に所定距離をおいて支持されている。

共通流路部材３０には、該共通流路部材３０の内部のインクをプリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆの各々に供給するための６本のインク供給管５０Ａ〜５０Ｆの一端が接続されている。各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆの接続部は、共通流路部材３０の側面３０ａの下方に位置しているが、共通流路部材３０の下面３０ｂに接続されていてもよい。

各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆの他端は、共通流路部材３０から下方に向かい、各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆの一端の接続部の位置よりも下方に配置される各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆのインク供給口２１Ａ〜２１Ｆに接続されている。図１では、プリントヘッド２０Ｂのインク供給口２１Ｂ、プリントヘッド２０Ｄのインク供給口２１Ｄ及びプリントヘッド２０Ｆのインク供給口２１Ｆのみが示されている。

図２は共通流路部材３０の内部構造を示す断面図であり、図３（ａ）は図２中のａ−ａ線断面図、図３（ｂ）は図２中のｂ−ｂ線断面図である。

共通流路部材３０の内部には、インクが貯留される共通流路３０１が、長さ方向（図２の左右方向）に亘って形成されている。共通流路部材３０の長さ方向一端側の下面３０ｂには、共通流路３０１内にインクを流入させるためのインク流入口３０２が開口していると共に、他端側の下面３０ｂには、共通流路３０１内のインクを排出するためのインク排出口３０３が開口している。３０２ａ、３０３ａはパッキン、３０４Ａ〜３０４Ｆはインク供給管５０Ａ〜５０Ｆとの接続部である。

これらインク流入口３０２及びインク排出口３０３は、プリンタ本体に設けられているインク流入管２及びインク排出管３をそれぞれ挿脱可能に形成されている。

共通流路部材３０の内部におけるインク排出口３０３の周囲には、該インク排出口３０３から共通流路３０１の天井壁３０１ａに向けて真っ直ぐ上方に立ち上がる流路壁３０５が形成され、その上端は天井壁３０１ａとの間に僅かな隙間を残すように該天井壁３０１ａに近接配置されている。これにより、流路壁３０５の上端に形成される上端開口３０６ａからインク排出口３０３にかけてインクを下向流させて外部に排出するインク排出流路３０６が形成されている。

共通流路３０１の天井壁３０１ａは、インク流入口３０２に対向する位置（図２における右端）からインク排出流路３０６の上端開口３０６ａに対向する位置（図２における左端）にかけて次第に高くなるように傾斜している。このため、共通流路３０１内に流入し、天井壁３０１ａに到達した空気（気泡）は、傾斜に沿って自然にインク排出流路３０６の上端開口３０６ａ側に集まり易くなっている。この天井壁３０１ａの傾斜角度は特に限定されるわけではないが、水平面に対して例えば１〜６°の範囲とすることができる。

また、天井壁３０１ａの表面は、空気（気泡）の移動を円滑にするため、平滑面であることが好ましく、インクとの親和性に優れていることがより好ましい。この目的で天井壁３０１ａを表面処理することによってインクとの親和性を高めたり、インクとの親和性に優れた素材を用いて共通流路部材３０を形成したりすることが好ましい。

この天井壁３０１ａには、インク排出流路３０６の上端開口３０６ａに対向する位置に凹部３０７が形成されることにより、部分的に天井高さが他に比べて一段高くなっている。凹部３０７の開口部の大きさは、インク排出流路３０６を形成している流路壁３０５の外径よりもやや大きく、上端開口３０６ａを流路壁３０５を含めて覆うような大きさに形成されている。インク排出流路３０５の上端開口３０６ａは、この凹部３０７内において、該凹部３０７の周囲の天井壁３０１ａとほぼ同一高さ又は僅かに凹部３０７内に突出する程度の高さに配置されている。これにより、流路壁３０５の上端外周縁と凹部３０７の下端内周縁との間に、流路壁３０５の外周を囲むように、僅かな隙間の排出流路入口３０８が下向きに開口するように形成されている。符号３０１ｂは、共通流路３０１内の天井壁３０１ａのうちの凹部３０７内に位置する天井壁である。

かかるプリントヘッドユニット１は、共通流路部材３０の下面３０ｂがほぼ水平となるように、インクジェットプリンタ内の所定の位置に着脱可能に装着される。図４は、プリントヘッドユニット１が装着されたインクジェットプリンタを模式的に示している。なお、ここでは説明の簡略化のため、プリントヘッドユニット１は共通流路部材３０のみが図示されている。

プリンタ本体には、インクタンク４からのインクを共通流路部材３０内に供給するためのインク流入管２と、共通流路部材３０内からのインクを排出するためのインク排出管３とが、共通流路部材３０のインク流入口３０２とインク排出口３０３との離間距離に相当する距離をおいて、先端が上向きとなるように配置されている。

インクタンク４内のインクは、途中に設けられたインク供給手段であるインク供給ポンプ５の作動によって共通流路部材３０内に供給可能とされ、また、インク排出管３は、その途中に設けられた開閉弁６によって流路が開閉可能とされている。インク排出管３の先端には廃インク容器７が配置され、共通流路部材３０から排出される廃インクを収容するようになっている。

プリントヘッドユニット１は、共通流路部材３０に形成されたインク流入口３０２及びインク排出口３０３に、インク流入管２及びインク排出管３をそれぞれ挿入させ、嵌合することによってプリンタ本体に装着される。これによってプリンタ本体とプリントヘッドユニット１の共通流路部材３０との間のインクの流入及び排出のための接続を完了することができる。インク流入口３０２とインク排出口３０３はいずれも共通流路部材３０の下面３０ｂに開口しているため、プリントヘッドユニット１を下方に向けて移動させるだけでインク流入管２とインク排出管３とを一度に嵌合させることができ、接続のための作業が極めて簡便に行える。また、プリントヘッドユニット１をプリンタ本体から取り外す場合は、プリントヘッドユニット１をプリンタ本体から上方に向けて引き抜くように移動させるだけで、プリンタ本体とプリントヘッドユニット１の共通流路部材３０との間のインクの流入及び排出のための接続を一度に解除することができ、同様に作業は簡便である。

プリントヘッドユニット１をプリンタ本体に装着した後は、インク供給ポンプ５を作動させることによって、インクタンク４内のインクをインク流入管２を介して共通流路部材３０内に流入させる。このとき、インク排出管３に設けられた開閉弁６を開放させておくことで、インク流入管２及び共通流路部材３０の共通流路３０１内の空気は、インクの流入に伴って、共通流路部材３０内のインク排出流路３０６を通ってインク排出管３から抜けていく。各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆの他端が接続される各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆのインク供給口２１Ａ〜２１Ｆは、共通流路部材３０における各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆの接続位置よりも下方に配置されているため、各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆから空気（気泡）が混入しても、各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆを上昇して共通流路３０１内に流入し、インク排出流路３０６から排出することができる。

図５は共通流路部材３０におけるインク排出流路３０６付近の様子を拡大して示しており、これを用いて空気（気泡）の排出の様子を更に説明する。

インクが共通流路３０１内に流入してインクの水位が徐々に上昇すると、内部の空気（気泡）２００は、天井壁３０１ａの傾斜とインクの流入圧によって排出流路入口３０８に押しやられる。天井壁３０１ａには傾斜がついていることと、細い隙間状の排出流路入口３０８が下向きに開口していることにより、排出流路入口３０８付近に到達した空気（気泡）２００は、インクの流入圧によって凹部３０７内に流入し、更にインクによって押し込まれながら、インクと共にインク排出流路３０６から下向きに移動し、インク排出管３を通って共通流路部材３０の外部に排出される。排出されたインクは廃インク容器７に回収される。

このような空気（気泡）２００の排出作用を良好にするため、排出流路入口３０８と凹部３０７との関係は、排出流路入口３０８の開口幅をＤ１、凹部３０７の底部とインク排出流路３０６の上端開口３０６ａとの間の距離をＤ２としたとき、Ｄ１＝Ｄ２であることが好ましく、具体的な数値を挙げると、それぞれ１．０〜２．５ｍｍが適当である。

これにより共通流路部材３０内の共通流路３０１は、空気（気泡）のないインクのみで満たされる。この共通流路部材３０内の空気（気泡）の排出には、共通流路部材３０にインクを供給するために通常設けられるインク供給ポンプ５の作動によるインクの流入圧を利用しているだけであるため、ノズルからインクを吸引するための吸引手段等の空気（気泡）排出のための特別な駆動装置を設ける必要はない。

また、共通流路３０１内を自然に上昇してインク排出流路３０６の上端開口３０６ａ付近の一箇所に集められた空気（気泡）を、その位置からインク排出流路３０６によって下向きに排出するので、インクを最短経路で排出することができ、空気（気泡）排出のために消費されるインクも最小限で済み、それだけインクの無駄を抑えることができる。

このようにして共通流路３０１内の空気（気泡）を排出した後、開閉弁６を閉じ、更にインク供給ポンプ５を作動させてインク流入管２からインクを流入させると、共通流路３０１内のインクは各インク供給管５０Ａ〜５０Ｆに流入し、これらインク供給管５０Ａ〜５０Ｆ内の空気を各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆのノズルから排出する。これによって共通流路部材３０から各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆに至るインク流路内の空気は全て排出され、各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆからインクを安定して出射することが可能となる。

図６は、プリントヘッドユニット１がプリンタ本体の所定位置に装着されたインクジェットプリンタの他の態様を模式的に示している。ここでも説明の簡略化のため、プリントヘッドユニット１は共通流路部材３０のみが図示されている。

このインクジェットプリンタにおいて、共通流路部材３０から排出された廃インクを回収する廃インク容器７とインクタンク４との間には、廃インク容器７内の廃インクをインクタンク４に返送するための循環配管８が接続されている。循環配管８の途中には循環ポンプ９ａとフィルター９ｂが設けられており、これら循環配管８、循環ポンプ９ａ及びフィルター９ｂによって循環手段を構成している。

これにより、共通流路部材３０から一旦廃インク容器７に回収された廃インクを、インクタンク４を介して再度共通流路部材３０に供給することができる。廃インク容器７に回収された廃インクは気泡が取り除かれるので、インクタンク４には気泡のないインクが返送される。

図４、図６に示される各態様において、開閉弁６は手動で開閉操作されるものであってもよいし、電磁弁等によって電気的に開閉操作されるものであってもよい。後者の場合は、共通流路部材３０内の空気（気泡）の排出から各プリントヘッド２０Ａ〜２０Ｆへのインク充填の一連の作業を自動化することができる。

プリントヘッドユニットの一例を示す斜視図 共通流路部材の内部構造を示す断面図 （ａ）は図２のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図２のｂ−ｂ線断面図 プリントヘッドユニットが装着されたインクジェットプリンタを示す模式図 共通流路部材におけるインク排出流路付近の様子を拡大して示す断面図 プリントヘッドユニットが装着されたインクジェットプリンタの他の態様を示す模式図

符号の説明

１：プリントヘッドユニット
１０：ヘッド固定部材
１０ａ：取り付け面
２０Ａ〜２０Ｆ：プリントヘッド
２１Ａ〜２１Ｆ：インク供給口
３０：共通流路部材
３０１：共通流路
３０１ａ：天井壁
３０２：インク流入口
３０２ａ：パッキン
３０３：インク排出口
３０３ａ：パッキン
３０４Ａ〜３０４Ｆ：接続部
３０５：流路壁
３０６：インク排出流路
３０６ａ：上端開口
３０７：凹部
３０８：排出流路入口
４０：支持板
５０Ａ〜５０Ｆ：インク供給管
２：インク流入管
３：インク排出管
４：インクタンク
５：インク供給ポンプ
６：開閉弁
７：廃インク容器
８：循環配管
９ａ：循環ポンプ
９ｂ：フィルター

Claims (6)

1. ノズルからインクを出射する複数のプリントヘッドと、インクタンクから供給されるインクを内部に貯留し、前記複数のプリントヘッドに対して共通にインクを供給する共通流路部材と、前記共通流路部材の側面又は下面に接続され、前記複数のプリントヘッドの各々に対してインクを供給するインク供給管とを有し、インクジェットプリンタに対して着脱可能に取り付けられるプリントヘッドユニットであって、
   前記共通流路部材の下面に、前記インクタンクから供給されるインクを内部に流入するためのインク流入口と、内部のインクを排出するためのインク排出口とが設けられ、
   前記共通流路部材の内部には、天井壁に上端開口が近接配置され、該上端開口から前記インク排出口に向けて前記共通流路内の空気をインクと共に下向流させて前記インク排出口から排出するためのインク排出流路が形成されていることを特徴とするプリントヘッドユニット。
2. 前記インク流入口と前記インク排出口は、前記共通流路部材の長さ方向の一端側と他端側に離間して配置され、
   前記共通流路部材内の前記天井壁は、前記インク流入口に対向する位置から前記インク排出流路の上端開口に対向する位置にかけて高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１記載のプリントヘッドユニット。
3. 前記プリントヘッドの各々のインク供給口は、前記共通流路部材における前記インク供給管の接続位置よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプリントヘッドユニット。
4. 前記共通流路部材内の前記天井壁には、前記インク排出流路の上端開口に対向する位置に凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記インク排出流路の上端開口を覆うような大きさに形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のプリントヘッドユニット。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のプリントヘッドユニットが、前記共通流路部材の前記インク流入口及び前記インク排出口に対してプリンタ本体に立設するインク流入管及びインク排出管を着脱可能に嵌合することにより取り付けられることを特徴とするインクジェットプリンタ。
6. 前記インク排出管から排出された前記共通流路部材内のインクを、前記インク流入口を通って前記共通流路部材内に再度供給するための循環手段を有することを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタ。

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