JP2010173199A - インクジェットヘッドおよびそれを備えたプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】インク収容部への顔料の堆積を防止し、インクの吐出不良を防止できるインクジェットヘッドおよびそれを備えたプリンタを提供する。
【解決手段】インク収容部６１の底面から立設される仕切り壁５６により、インク収容部６１は第一インク室５１および第二インク室５２に仕切られる。第一インク室５１には外部からインクを流入するインク流入口５４が設けられている。第二インク室５２にはインクをインクジェットノズル側に排出するインク排出口５５が設けられている。第一インク室５１および第二インク室５２は仕切り壁５６により上部が連通するように仕切られている。そして、仕切り壁５６には、第一インク室５１および第二インク室５２との間をインク収容部６１の底面側で連通する貫通孔５３が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットヘッドおよびそれを備えたプリンタに関し、詳細には、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドおよびそれを備えたプリンタに関する。

従来、紙やＴシャツなどの記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタでは、白、黒、シアン、マゼンタおよびイエローなど、様々な色のインクを個別に吐出して印刷を行なう。それぞれのインクは溶媒である水や有機溶剤と、着色済みの顔料または染料により構成される。中には粘着剤であるエマルジョンを含むものも知られている。また、インクジェットプリンタには、インクを吐出するためのインクジェットヘッド、および印刷時に移動するキャリッジが設けられている。インクジェットヘッドには、インクが収容されるインク収容部が設けられている。そして、キャリッジはインクジェットヘッドを支持しており、キャリッジの移動方向は、記録媒体の搬送方向とほぼ直交する方向である。インク収容部は固定のインク容器とチューブで接続されているものが多い。

インク収容部の底面から立設された仕切り壁を有するインク収容部が知られている（例えば、特許文献１参照）。仕切り壁の延設方向は、キャリッジの移動方向とほぼ直交する方向である。インク収容部は、仕切り壁により仕切られた二つのインク室を有し、一方がインクの流入口が設けられた第一インク室として形成され、他方がインクの排出口が設けられた第二インク室として形成される。この仕切り壁は、キャリッジの移動に伴うインク収容部内でのインク液面の波立ちによって生じるインクの泡立ちを減少させることができる。インクの泡立ちが少ないため、インクに気泡が混在するのを抑制することができ、インクジェットヘッドのインク吐出性を安定させ印刷品質を向上させる。

キャリッジの往復運動に伴うチューブ内のインクの移動によりインク収容部内部には圧力変動が生じる。圧力変動が大きいとインクジェットヘッドの吐出が不安定になる。この圧力変動を吸収するために、インク収容部のキャリッジの移動方向に直交して設けられた側壁には、樹脂等の可撓膜が形成されている。その可撓膜が変形しインク収容部の容積が変わることでインク収容部内の圧力変動を吸収し、インクジェットヘッドの吐出性を安定させている。可撓膜がキャリッジの移動により発生するインクの圧力変動を吸収する働きをダンパー性能という。

特開２００４−２９１２９７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のインクジェットプリンタでは、白色顔料として酸化チタンのような比重の大きい顔料を用いた場合、従来のインク収容部では、仕切り壁があるため、第一インク室の底面に顔料が堆積するという問題点があった。その結果、第一インク室に顔料などの堆積物が堆積するため、第一インク室に貯留可能なインク量が不足し、ヘッドからのインクの吐出不良を招くおそれがあった。また、側壁に設けられている可撓膜が変形できる有効面積が減るため、ダンパー性能が低下し吐出不良を引き起こすことがあった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、インク収容部への顔料の堆積を防止し、インクの吐出不良を防止できるインクジェットヘッドおよびそれを備えたプリンタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のインクジェットヘッドは、記録媒体に吐出するインクを収容するインク収容部を備えたインクジェットヘッドであって、前記インク収容部は、前記インク収容部の底面から立設され、前記インク収容部を複数のインク収容室に仕切る少なくとも一つの仕切り壁を有し、前記複数のインク収容室のうちの第一インク室には外部からインクを流入するインク流入口が設けられ、前記複数のインク収容室のうちの第二インク室にはインクをインクジェットノズル側に排出するインク排出口が設けられ、前記第一インク室と前記第二インク室とは前記仕切り壁によって上部が連通するように仕切られ、前記仕切り壁には、前記第一インク室と前記第二インク室との間を前記インク収容部の底面側で連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記仕切り壁に設けられた貫通孔がインク収容部底壁に隣接していることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記貫通孔の流路抵抗値と、前記第一インク室の流路抵抗値との比が１４：１以上であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記貫通孔は、前記インク流入口とは反対側の前記仕切り壁の端部に設けられていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記第一インク室は、前記インク流入口からインクが流入する方向に伸びる延長壁を備え、前記延長壁の端部は、前記仕切り壁の上端より下方に位置することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記貫通孔の直径は、インク中に分散している分散粒子の最大粒子径以上とすることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記第一インク室の底面が傾斜しており，その底面は仕切り壁側の方が低くなっていること特徴とする。

また、請求項８に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記貫通孔は複数設けられていることを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記貫通孔にフィルタを設け、前記フィルタが設けられた前記貫通孔の流路抵抗値と、前記第一インク室の流路抵抗値との比が１４：１以上となるように前記貫通孔の大きさを形成することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記仕切り壁の延設方向は、前記インク収容部を支持するキャリッジの移動方向とほぼ直交する方向であることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明のインクジェットヘッドは、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記仕切り壁は二つ以上設けられ、前記仕切り壁の全てに貫通孔が設けられており、前記インク流入口に最も近い仕切り壁の前記貫通孔は第一インク室の底面に沿ってインク流入口から離れた位置に設けられ、前記第一インク室から下流に並ぶインク室の各々を仕切る仕切り壁には、上流側の仕切り壁の貫通孔と下流側の仕切り壁の貫通孔の位置が互いに逆になるように設けられていることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明のプリンタは、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えている。

また、請求項１３に記載の発明のプリンタは、請求項１２に記載の発明の構成に加えて、前記インク収容部と、前記インク収容部へとインクを供給するための固定インク容器とがチューブにより接続されていることを特徴とする。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明のインクジェットヘッドでは、記録媒体に吐出するインクを収容するインク収容部を備えたインクジェットヘッドであって、インク収容部は、インク収容部の底面から立設され、インク収容部を複数のインク収容室に仕切る少なくとも一つの仕切り壁を有する。複数のインク収容室のうち第一インク室には外部からのインクを流入するインク流入口が設けられ、複数のインク収容室のうち第二インク室にはインクをインクジェットノズル側に排出するインク排出口が設けられている。そして、第一インク室と第二インク室は仕切り壁によって上部が連通するように仕切られている。さらに、仕切り壁には、前記第一インク室と前記第二インク室とを前記インク収容部の底面側で連通する貫通孔が設けられている。よって、インクに比重の大きい顔料等を使用していたとしても、仕切り壁に設けられた貫通孔を通じて、第一インク室に沈んだ顔料等の堆積物を下流側の第二インク室へ流入させ、上流側の第一インク室に顔料等が堆積することを少なくすることができる。

請求項２に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、仕切り壁に設けられた貫通孔がインク収容部低壁に隣接している。よって、第一インク室に堆積する堆積物の量を極めて少なくできる。

請求項３に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、貫通孔の流路抵抗値と、第一インク室の流路抵抗値との比が１４：１以上である。貫通孔の流路抵抗値が第一インク室の流路抵抗値よりも大きく構成される。よって、インク吐出時には殆どのインクが第一インク室から仕切壁の上部を通って第二インク室に負圧吸引され、インク室の底面近傍のインクが顔料等の堆積物とともに貫通孔を通過して第２インク室に吸引される。このため、貫通孔を通じて第二インク室に流入してしまうインクの量を抑え、第一インク室および第二インク室にインク充填されない充填不良を起こすことがなく第一インク室の堆積物量も少なくできる。

請求項４に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、貫通孔は、インク流入口とは反対側の仕切り壁の端部に設けられている。よって、第一インク室の底面の全領域で沈降した顔料等の堆積物をインクとともに貫通孔を通じて第二インク室に流入させることができる。沈降した顔料等の堆積物を第一インク室内から第二インク室へ効果的に排出できるので、第一インク室の堆積物量も少なくすることができる。

請求項５に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、第一インク室は、インク流入口からインクが流入する方向に伸びる延長壁を備え、延長壁の端部は、仕切り壁の上端より下方に位置する。よって、インク流入口からインクが流入する際の泡立ちを抑えることができる。

請求項６に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、貫通孔の直径は、インク中に分散している顔料などの分散粒子の最大粒子径以上である。よって、インク中に分散している分散粒子はすべて貫通孔を通過することができ、第一インク室の堆積物量を少なくすることができる。

請求項７に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の効果に加え、第一インク室の底面が傾斜しており，その底面は仕切り壁側の方が低くなっている。よって、堆積物等が第二インク室側へ流れやすくなっているので第一インク室の堆積物量をさらに少なくすることできる。

請求項８に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加え、貫通孔は複数設けられている。よって、インクに予め最大粒子径と設定していた大きさよりも大きい粒子径の分散粒子が混入していた場合であっても、仮に一つの貫通孔を塞いだ場合にも、残りの貫通孔が分散粒子を第一インク室から第二インク室へ流入させることができ、第一インク室の堆積物量を少なくすることができる。

請求項９に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の効果に加え、貫通孔にフィルタを設け、フィルタが設けられた貫通孔の流路抵抗値と、第一インク室の流路抵抗値との比が１４：１となるように貫通孔の大きさを形成する。よって、フィルタにより第一インク室から第二インク室へ異物が流入することを抑制することができるとともに第一インク室の堆積物量を少なくできる。

請求項１０に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明の効果に加え、仕切り壁の延設方向は、インク収容部を支持するキャリッジの移動方向とほぼ直交する方向である。よって、キャリッジの移動によるインク収容部内のインクの移動の幅を狭くでき、キャリッジの往復運動によるインク液面の波立ちによって生じるインクの泡立ちを少なくすることができる。

請求項１１に記載のインクジェットヘッドでは、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の効果に加え、複数の仕切り壁が存在する場合であっても上流側にある仕切り壁の貫通孔と反対側に貫通穴を設けることにより、インクの充填不良が発生しない。第一貫通孔、および第二貫通孔により、インク収容部における顔料等の堆積物を少なくすることができる。さらに、二つの壁によりさらにインクの波立ちを抑え、インクの泡立ちを抑えることができる。

請求項１２に記載のプリンタは、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えているので、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明の効果を得ることができる。

請求項１３に記載のプリンタでは、請求項１２に記載の発明の効果に加え、インク収容部と、インク収容部へインクを供給するための、固定インク容器とがチューブにより接続されている。よって、固定インク容器を取り換え易い位置に固設することにより、容易に固定インク容器の交換ができる。

インクジェットプリンタ１の平面図である。 インクジェットプリンタ１の正面図である。 インクジェットプリンタ１の第一インクジェットヘッド２１およびインク供給チューブ３４を示す正面図である。 第一インクジェットヘッド２１の側面図である。 図４に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図である。 インクジェットプリンタ１における制御部１００の電気的構成を示すブロック図である。 図４に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図において、インクの流れを図示した断面図である。 図４に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図において、第一インク室５１および第二インク室５２にインクが充填された状態を示す断面図である。 第一の変形例で示す貫通孔にフィルタが設けられたインクジェットヘッド２０１の側面図である。 第二の変形例で示す第一インク室５１の底面６７と、貫通孔５３が段差なく構成されているインクジェットヘッド２１１の側面図である。 第三の変形例で示す貫通孔８１、８２および８３が設けられたインクジェットヘッド２２１の側面図である。 第四の変形例で示す仕切り壁６８および６９が設けられたインクジェットヘッド２３１の側面図である。 図１２に示すＢ−Ｂ線矢視方向断面図である。

以下、本発明に係るインクジェットプリンタ１の実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１乃至図３を参照して、インクジェットプリンタ１の物理的構成について説明する。なお、図１において、紙面の下方向、上方向をインクジェットプリンタ１の前後方向、紙面の左右方向をインクジェットプリンタ１の左右方向と定義する。また、図２において、紙面の上下方向をインクジェットプリンタ１の上下方向と定義する

図１および図２に示すように、インクジェットプリンタ１は、左右方向を短手方向とする平面板状のベース２を底面に備えており、装置全体を側面から覆う本体カバー１０を備えている。ベース２の略中央には、前後方向に延びるレール７が配設されており、このレール７は、取り換え可能な平板状のプラテン５を、ベース２の前後方向に移動可能に支持している。また、レール７の後端部には、プラテン５をレール７に沿って移動させるためのステッピングモータであるプラテン搬送モータ４０（図６参照）が配設されている。プラテン５は、ベース２の前後方向を長手方向とする略長方形状の板状部材であり、例えばＴシャツ等の布帛からなる記録媒体が、プラテン５の上面に載置される。

本実施の形態におけるインクジェットプリンタ１の記録機構は、周知のインクジェット式記録機構であり、インクを噴射するノズル面を具備する第一の記録ヘッドとしての第一インクジェットヘッド２１を搭載したキャリッジ１３が設けられている。そして、インクジェットプリンタ１の左右方向にキャリッジ１３を案内するためのガイドレール１１が架設されている。このガイドレール１１の右端付近に第一キャリッジモータ２４（図６参照）が設けられている。そして、第一キャリッジモータ２４の駆動によって、ガイドレール１１に沿って、キャリッジ１３が往復移動する。

また、図１および図２に示すように、本体カバー１０の側面の右端部には白色のインクが第一インクカートリッジ３１に収納されている。この第一インクカートリッジ３１と第一インクジェットヘッド２１の間には、インク供給管としてのインク供給チューブ３４が設けられており、第一インクカートリッジ３１内の白インクを第一インクジェットヘッド２１に供給している。

インク供給チューブ３４は、可撓性のチューブであり、キャリッジ１３がガイドレール１１の右端と左端との間を移動する際に、このキャリッジ１３に追従して第一インクジェットヘッド２１への白インクの供給を行う。このため、インク供給チューブはガイドレール１１よりも長く形成されている。このように長く形成されたインク供給チューブ３４を、キャリッジ１３の移動に円滑に追従させるため、棒状、かつ中央で曲折した第一アーム３６を備えている。

第一アーム３６は、本体カバー１０内に設けられた支点３６Ａを中心に回動する後アーム部３６Ｄと、この後アーム部３６Ｄに設けられた支点３６Ｂを中心に回動し、キャリッジ１３に支点３６Ｃにより連結された前アーム部３６Ｅとを備えている。第一アーム３６は、キャリッジ１３の移動に伴って回動する。

また、本実施形態のインクジェットプリンタ１は、インクを噴射するノズル面を具備する第二の記録ヘッドとしての第二インクジェットヘッド２２を搭載したキャリッジ１４が設けられている。そして、インクジェットプリンタ１の左右方向(ガイドレール１１と平行)にキャリッジ１４を案内するためのガイドレール１２が架設されている。図２に示すように、ガイドレール１２は、本体カバー１０の高さ方向において、ガイドレール１１よりも高い位置に設けられている。このガイドレール１２の左端付近に第二キャリッジモータ２５（図６参照）が設けられている。第二キャリッジモータ２５の駆動によって、ガイドレール１２に沿って、キャリッジ１４が往復移動する。

図１および図２に示すように、本体カバー１０の側面の左端部には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）および黒（Ｋ）の各色のインクが第二インクカートリッジ３２に収納されている。この第二インクカートリッジ３２と第二インクジェットヘッド２２との間には、インク供給管としてのインク供給チューブ３５が設けられており、第二インクカートリッジ３２内のＣＭＹＫ各色インクを第二インクジェットヘッド２２に供給している。

インク供給チューブ３５は、可撓性のチューブであり、キャリッジ１４がガイドレール１２の左端と右端との間を移動する際に、このキャリッジ１４に追従して第二インクジェットヘッド２２へのＣＭＹＫ各色インクの供給を行う。そのために、インク供給チューブ３５は、ガイドレール１２よりも長く形成されている。このように長く形成されたインク供給チューブ３５を、キャリッジ１４の移動に円滑に追従させるため、棒状、かつ中央で曲折した第二アーム３７を備えている。

第二アーム３７は、本体カバー１０内に設けられた支点３７Ａを中心に回動する後アーム部３７Ｄと、この後アーム部３７Ｄに設けられた支点３７Ｂを中心に回動し、キャリッジ１４に支点３７Ｃにより連結された前アーム部３７Ｅとを備えている。第二アーム３７は、キャリッジ１４の移動に伴って回動する。

図１および図２に示すように、インクジェットプリンタ１の前面の右端部には、インクジェットプリンタ１の操作を行うための操作パネル２８が設けられている。この操作パネル２８には、印刷などを指示する操作ボタン２９、および各種の表示を行うＬＣＤから構成されたディスプレイ３０が設けられている。

図３を参照して、第一インクジェットヘッド２１について説明する。図３に示すように、本実施の形態のインクジェットプリンタ１においては、白インク用の第一インクジェットヘッド２１と白インクを収容した第一インクカートリッジ３１（図１参照）とを連結するインク供給管としてのインク供給チューブ３４が設けられている。

第一インクジェットヘッド２１は、ダンパーケース５０、ベースプレート６２およびインクジェットノズル部６０から構成される。第一インクジェットヘッド２１は正面視長方形状のベースプレート６２を備え、ベースプレート６２に設けられたネジ孔６４（図４参照）を通じて図示外のネジによりキャリッジ１３に固定されている。ダンパーケース５０は、上下方向に長辺を有する略直方体形状である。このダンパーケース５０は、第一インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３４を介して供給されるインクを貯留する。そして、インクジェットノズルを下面に備えたインクジェットノズル部６０は、ベースプレート６２の下部に設けられ、正面視左右方向に長辺を有する正面視長方形状である。このインクジェットノズル部６０は、ダンパーケース５０に貯留されたインクを記録媒体へ吐出する。尚、インクジェットノズル部６０側のダンパーケース５０の基部には、フランジ部６３が形成されている。そして、このフランジ部６３とインクジェットノズル部６０との間にベースプレート６２が挟まっている。

このように、第一インクジェットヘッド２１と第一インクカートリッジ３１とをインク供給チューブ３４により連結することで、第一インクカートリッジ３１内のインクをダンパーケース５０に供給できる。また、第一インクカートリッジ３１を取り換えやすい位置に設けることが可能となる。そのため、第一インクカートリッジ３１のインクが無くなっ

次に、図４および図５を参照して、第一インクジェットヘッド２１の詳細について説明する。図４は、第一インクジェットヘッド２１の側面図である。図５は、図４に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図である。なお、本実施の形態では、第一インクジェットヘッド２１のみを説明するが、第二インクジェットヘッド２２についても同様の構成であるため、本実施の形態での説明は省略する。

図４および図５に示すように、前述のように第一インクジェットヘッド２１は、ダンパーケース５０、ベースプレート６２およびインクジェットノズル部６０から構成される。それぞれの形状について以下、詳述する。ダンパーケース５０は、内部に第一インクカートリッジ３１から供給されるインクを貯留する略直方体形状の容器である。ベースプレート６２は、ダンパーケース５０の下部に位置し図示外のネジによりダンパーケース５０に固定される。そして、ベースプレート６２には、自身をキャリッジ１３（図３参照）に図示外のネジで固定するためのネジ孔６４が前後端部に設けられている。インクジェットノズル部６０は、ダンパーケース５０から供給されるインクを記録媒体に吐出する直方体形状の部品である。また、インクジェットノズル部６０とベースプレート６２とは複数の図示外のネジにより接合されている。

また、図４および図５に示すように、ダンパーケース５０は、インク流入口５４、インクガイド５９、第一インク室５１、仕切り壁５６、右側面カバー５７、左側面カバー５８、貫通孔５３、第二インク室５２およびインク排出口５５から構成される。

インク流入口５４は、インク供給チューブ３４（図３参照）が接続される。そして、インク流入口５４は、第一インクカートリッジ３１からインク供給チューブ３４を介して供給されるインクをインクガイド５９の方向へ流入させる。インクガイド５９は、インク流入口５４から第一インク室５１の方向へ上下方向に伸びる壁であり、インク流入口５４から流入してきたインクの進む方向を矯正して第一インク室５１の方向へインクを流入させる。第一インク室５１は、インクガイド５９に沿って流入してきたインクを貯留する。インクガイド５９によりインクはダンパーケース５０の底面側から，つまり仕切り壁５６の上端よりも低い位置からインクは第一インク室５１へ流入する。

仕切り壁５６は、第一インク室５１と第二インク室５２とで構成されるインク収容部６１の底面から立設され、第一インク室５１および第二インク室５２を上部が連通するように仕切る壁である。仕切り壁５６の延設方向は、キャリッジの移動方向とほぼ直交する方向である。仕切り壁５６により第一インク室５１および第二インク室５２に貯留されたインクのキャリッジ１３の往復運動による泡立ちを防ぐことができる。

右側面カバー５７および左側面カバー５８は、可撓性を有するフィルムであり、ダンパーケース５０の側面に蓋をする。このような構成によると、右側面カバー５７および左側面カバー５８は、キャリッジの移動方向とほぼ直交する方向に設けられていることになるので、キャリッジの往復運動に伴って生じる圧力変動を吸収することができる。この右側面カバー５７および左側面カバー５８がキャリッジ１３の往復運動により発生するインクの圧力変動を吸収する働きのことをダンパー性能という。

貫通孔５３は、詳細は後述するが、第一インク室５１に堆積した顔料等を、貫通孔５３を通して第二インク室５２へ流入させる働きをもつ。第二インク室５２は、第一インク室５１から仕切り壁５６の上方を通って流入してくるインク、および貫通孔５３を介して流入してくるインクを貯留する。そして、インク排出口５５は、第二インク室５２に貯留されたインクをインクジェットノズル部６０へ流入させる。

次に、図６を参照して、インクジェットプリンタ１の電気的構成について説明する。
図６はインクジェットプリンタ１における制御部１００の電気的構成を示すブロック図である。図６に示すように、インクジェットプリンタ１の制御部１００には、インクジェットプリンタ１全体の制御を司るＣＰＵ１１０が設けられ、ＣＰＵ１１０には、バス１１５を介して、ＣＰＵ１１０が実行する各種の制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１２０と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１３０とが接続されている。

また、ＣＰＵ１１０には、バス１１５を介して、通信処理部１５０が接続されており、ＵＳＢ、あるいはパラレル等のケーブル１６０を介して、パーソナルコンピュータ１７０と接続されている。さらに、ＣＰＵ１１０には、インクジェットプリンタ１の印刷制御を行う印刷制御部１４０がバス１１５を介して接続されている。印刷制御部１４０には、第一インクジェットヘッド２１および第二インクジェットヘッド２２を駆動させるための記録ヘッド駆動制御部１４１が設けられている。また、印刷制御部１４０には、第一キャリッジモータ２４と第二キャリッジモータ２５とを駆動させるためのヘッド搬送制御部１４２が設けられている。そして、プラテン搬送モータ４０を駆動させるためのプラテン搬送モータ駆動部１４３が設けられている。

さらに、印刷制御部１４０には、操作パネル２８（図１参照）に設けられた操作ボタン２９、およびカートリッジ挿入センサ４３からの信号を入力するセンサ入力部１４４が設けられている。そして、操作パネル２８上に設けられたディスプレイ３０を制御する表示制御部１４６とが設けられている。

また、本実施の形態においては、ガイドレール１１およびガイドレール１２の右または左の端部の何れかに、第一インクジェットヘッド２１および第二インクジェットヘッド２２のメンテナンスを行う周知の第一メンテナンス機構および第二メンテナンス機構が設けられている。この第一メンテナンス機構および第二メンテナンス機構には、第一メンテナンスモータ４１と第二メンテナンスモータ４２が設けられている。そして、印刷制御部１４０には、この第一メンテナンスモータ４１と第二メンテナンスモータ４２をそれぞれ制御するメンテナンス制御部１４７が設けられている。

次に、図７および図８を参照して、ダンパーケース５０の第一インク室５１および第二インク室５２内のインク変化状況について説明する。図７は、図４に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図において、インクの流れを図示した断面図である。図８は、図４に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図において、第一インク室５１および第二インク室５２にインクが充填された図である。

図７に示すように、インク流入口５４から流入したインクは、一旦、第一インク室５１の底面まで達し、その後、第一インク室５１には、上部までインクで満たされる。そして、第一インク室５１と第二インク室５２とが連通するインク収容部６１の上部を通って、第二インク室５２へとインク流入される。インクは、図８に示すように、第一インク室５１と第二インク室５２とに貯留される。

そして、インクジェットノズル部６０からインクが吐出されると、インク収容部６１の内部のインク流路には負圧が生じる。その負圧によって自然に第二インク室５２内のインクがインク排出口５５を通ってインクジェットノズル部６０内へ流入する。そして、第一インク室５１内のインクが仕切り壁５６を超えて第二インク室５２へ移動する。さらに、インク供給チューブ３４（図３参照）のインクがダンパーケース５０の第一インク室５１にインク流入口５４を通って流入するとともに第一インクカートリッジ３１（図１参照）内のインクがインク供給チューブ３４内に流入する。こうして、第一インクカートリッジ３１のインクがインクジェットノズル部６０に負圧により供給される。

ところで、白色顔料として酸化チタンのような比重の大きい顔料を用いた場合、第一インク室５１に顔料が堆積することが分かっている。仕切り壁５６に第一インク室５１から第二インク室５２へ流入できる流路が無い場合は第一インク室５１に顔料が堆積し続ける。一方仕切り壁５６に貫通穴５３を設けた場合、仕切り壁５６に設けられた貫通孔５３を通って、第一インク室５１に堆積した酸化チタン等の堆積物が第一インク室５１から第二インク室５２へと移動する。第二インク室５２へ移動した酸化チタン等の堆積物は、インク排出口５５から排出される。よって、本実施の形態の第一インクジェットヘッド２１および第二インクジェットヘッド２２を用いれば、インクに比重の大きい顔料等を使用していたとしても、仕切り壁５６に設けられた貫通孔５３を通じて、第一インク室５１に沈んだ顔料等の堆積物を下流側の第二インク室へ流入させ、上流側の第一インク室に顔料等が堆積することを少なくすることができる。貫通穴５３の位置はインク流入口と反対側に設けることで第一インク室５１内の堆積物を効率良く排出することができる。また，貫通穴５３は第一インク室５１の底面に隣接して配置することで第一インク室内の堆積物を効率よく排出することができる。貫通穴５３の大きさは穴詰まりを防止するため，インク中に分散している分散粒子の最大粒子径以上とする必要がある。

また、前述のように、右側面カバー５７（図７参照）および左側面カバー５８（図７参照）は、可撓性を有するフィルムである。そして、右側面カバー５７および左側面カバー５８は、キャリッジの移動方向とほぼ直交する方向に設けられていることになるので、キャリッジの往復運動に伴って生じる圧力変動をより吸収することができる。しかし、第一インク室５１に顔料等が堆積すると、可撓性を有する右側面カバー５７が変形できる有効面積が減るため、ダンパー性能が低下し吐出不良を引き起こすことがあった。しかし、仕切り壁５６に設けられた貫通孔５３により、インクが第一インク室５１から第二インク室５２へ流入し酸化チタン等の堆積がないため、ダンパー性能が低下して吐出不良を引き起こすことがない。

次に、上記構造の第一インクジェットヘッド２１の仕切り壁５６に形成される貫通孔５３の最適な直径および数を決定するため、以下に示す評価および検証を行った。

［評価１］
まず、表１に示すように、仕切り壁５６に設けられた貫通孔５３の直径および数が異なる１１種類の第一インクジェットヘッド２１のサンプルを作製した。ここで、貫通孔５３が仕切り壁５６に形成されていない従来のインクジェットヘッドも第１１サンプルとして用意し、比較対象とした。

具体的には、第１サンプルは、貫通孔５３の直径が０．０５ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第２サンプルは、貫通孔５３の直径が０．０８ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第３サンプルは、貫通孔５３の直径が０．１０ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第４サンプルは、貫通孔５３の直径が０．１２ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第５サンプルは、貫通孔５３の直径が０．１５ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第６サンプルは、貫通孔５３の直径が０．１０ｃｍであり、貫通孔５３の個数は九個である。第７サンプルは、貫通孔５３の直径が０．２０ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第８サンプルは、貫通孔５３の直径が０．１５ｃｍであり、貫通孔５３の個数は四個である。第９サンプルは、貫通孔５３の直径が０．２５ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第１０サンプルは、貫通孔５３の直径が０．３０ｃｍであり、貫通孔５３の個数は一個である。第１１サンプルは、仕切り壁５６に貫通孔５３は設けられていない従来のダンパーケースである。

次に、各サンプルの貫通孔において流路抵抗値を計算した。流路抵抗値とは、液体の流れに対する流路（この場合は貫通孔）の抵抗の大きさをいう。具体的には、流路抵抗値Ｒは、以下の式で表わされる。
Ｒ＝８×インク粘度×流路長さ／（等価半径）^２／流路断面積
また，等価半径は以下の式で表される。
等価半径＝２×流路断面積／濡れ縁
濡れ縁とは液体が接する部分の外周である。断面積が円の場合は半径をｒとすると２πｒになる。

流路長さは仕切り壁５６の厚みの０．１８ｃｍで、各サンプル共通である。そして、１１個のサンプルの貫通孔の流路抵抗値を計算した。インクの粘度は、１ｍＰａ・ｓとし、各サンプル共通として計算を行った。その結果を表１の「流路抵抗比」欄に示す。表１の流路抵抗比欄は、第一インク室５１の流路抵抗値Ｒｉを１とした時の各サンプルの貫通孔５３の流路抵抗比を示す。ここで、第一インク室５１の流路抵抗値Ｒｉは、Ｒｉ＝１００８である。

そして、以下の試験を行った。ダンパーケース５０の第一インク室５１内に酸化チタンを顔料とする白インクを流入させ、第一インク室５１および第二インク室５２が図８に示すように、仕切り壁５６の上端の高さまでインクが充填されるようにした。ここで、インクが第一インク室５１および第二インク室５２の両方，すなわち、インク収容部６１内に充填されるか否かの試験である「インク充填量の試験」を行った。インク充填量の試験とは、インクジェットノズル部６０のノズルにパージ吸引ポンプを接続し、ポンプを所定時間駆動して第一第二インク室にインクをインクタンク側から吸引する試験である。

仕切り壁５６に設ける貫通穴５３が大きく流路抵抗が小さいと，第一インク室５１に流入したインクは貫通穴５３からしか第二インク室に流入しない（仕切り壁５６を越えて流入するインクが無い）のでインク収容部６１内にインクが十分に充填されない。表２にその試験の結果を示す。表２の「インク充填量判定」欄に示す判定印の意味は、以下の通りである。インク収容部６１の充填率が８０％以上であればインク充填が優れるとして「○」と評価した。インク収容部６１の充填率が６０％以上、８０％未満であればインク充填が良いとして「△」と評価した。インク収容部６１の充填率が６０％未満であればインク充填が悪いとして「×」と評価した。６０％以上充填される「○」判定および「△」判定を合格範囲とした。

表２に示すように、評価１では、第１サンプル〜４および１１では、インク収容部６１に白インクが１００％充填され、第５サンプルでのインク充填率は６０％以上、８０％未満である。また、第６サンプル〜１０では、インク収容部６１にインクが十分に充填されない結果となった。よって、最も小さい流路抵抗比で６０％以上、インク収容部６１にインクが充填されるのは、第５サンプルであり、この場合の貫通孔５３の流路抵抗比は１４：１である。

［評価２］
評価１に引き続き、インクが流入された第一インクジェットヘッド２１をそのまま一週間放置し、放置後にインクを流し堆積物の除去能力があるかを判別するために「酸化チタン等の堆積物の評価」を行った。表２の「放置後の堆積物判定」欄に示す判定印の意味は、以下の通りである。第一インク室５１に残る酸化チタン等の堆積物を視認できなければ堆積物除去性が優れるとして「○」と評価した。第一インク室５１に残る酸化チタン等の堆積物を視認できれば堆積物除去性が悪いとして「×」と評価した。また、「−」は、評価を行っていないことを示す。

表２に示すように、評価を行った８つのサンプルの内、放置後の酸化チタン等の堆積物が目視できたのが第１１サンプルであり、仕切り壁５６に貫通孔５３が設けられていないサンプルである。第１１サンプルを除く、試験を行った７つサンプルは、いずれも放置後の堆積物は目視できなかった。

以上の２つの評価より、第５サンプルであれば、最も大きい直径，すなわち最も小さい流路抵抗値でインク充填量、および放置後の酸化チタン堆積物の両方の試験の規定を満足させる結果となることが分かる。第５サンプルの流路抵抗比は、１４：１である。つまり、仕切り壁５６に設けられた貫通孔５３の流路抵抗値と、第一インク室５１の流路抵抗値との比が１４：１以上の値であれば、インク収容部６１にインクが充填され、かつ酸化チタン等も堆積しないことがわかった。インクを十分にインク収容部６１に充填する場合は，貫通穴５３の流路抵抗値と第一インク室５１の流路抵抗値との比は３５：１以上であることが望ましい。

なお、第一インクカートリッジ３１および第二インクカートリッジ３２が本発明の「固定インク容器」に相当し、インク供給チューブ３４、３５が本発明の「チューブ」に相当する。

なお、上記の実施形態に示されるインクジェットヘッドの構成は例示であり、本発明は各種の変形が可能なことは言うまでもない。以降、前述の実施の形態と同様の構成については同じ符号を用いて説明する。

図９に示す第一の変形例のインクジェットヘッド２０１のように、仕切り壁５６に設けられた長孔貫通孔７１をフィルタ７２で覆っても良い。図９は、第一の変形例で示す貫通孔にフィルタが設けられたインクジェットヘッド２０１の側面図である。これにより、予期せぬ大きさの異物を捕捉することができ、インクジェットノズル部６０へ流入する異物を排除できる。この場合、前述の実施形態と同様、長孔貫通孔７１と第一インク室５１との流路抵抗比が１４：１以上となるように長孔貫通孔７１の大きさを設定する。図９では長孔となっているが，同等の働きをするものであればこの形状に限定されるものではない。

また、図１０に示す第二の変形例のインクジェットヘッド２１１のように、第一インク室５１の底面６７を傾斜させて仕切り壁５６側が低くなるように形成しても良い。図１０は、第二の変形例で示す第一インク室５１の底面６７が傾斜しており，仕切り壁５６側が低くなっている形状のインクジェットヘッド２１１の側面図である。これにより、第一インク室５１から第二インク室５２へインクが流れやすくなるとともに堆積物も第二インク室５２へ流れやすくなるので第一インク室５１に堆積する顔料等の量を少なくすることができる。

また、図１１に示す第三の変形例のインクジェットヘッド２２１のように、仕切り壁５６に複数の貫通孔８１、８２および８３が設けられていても良い。図１１は、第三の変形例で示す貫通孔８１、８２および８３が設けられたインクジェットヘッド２２１の側面図である。これにより、予期せぬ大きさの顔料が第一インク室５１に流入し、一つの貫通孔を塞いだ場合でも、他の二つの貫通孔により、顔料等を第一インク室５１から第二インク室５２へ流入することができる。この場合、前述の実施形態と同様、長孔貫通孔７１と第一インク室５１との流路抵抗比が１４：１以上となるように貫通孔７１の大きさを設定する。

また、図１２および図１３に示す第四の変形例のインクジェットヘッド２３１のように、仕切り壁が二つ以上設けられていても良い。図１２は、第四の変形例で示す仕切り壁６８および６９が設けられたインクジェットヘッド２３１の側面図である。図１３は、図１２に示すＢ−Ｂ線矢視方向断面図である。図１２に示すように、第一仕切り壁６８および第二仕切り壁６９は、第一インク室９１、第二インク室９２および第三インク室９３により構成されるインク収容部９４の底面から立設される。そして、第一インク室９１、第二インク室９２および第三インク室９３の左右横幅は、インク収容部が二つに区切られた場合よりも狭く形成される。これにより、印刷時のインクジェットヘッド２３１内のインクの泡立ちを、インク収容部が二つに区切られた場合よりも少なくすることができ、結果として、インクに気泡が混在するのを抑制することができ、印刷品質を向上させることができる。

さらに、図１２および図１３に示すように、第一仕切り壁６８および第二仕切り壁６９には、インク収容部９４の底面側にそれぞれ第一貫通孔９５および第二貫通孔９６が設けられている。第一貫通孔９５は、インク流入口５４から離れた位置に設けられている。そして、上流側の第一仕切り壁６８に設けられた第一貫通孔９５と、下流側の第二仕切り壁６９に設けられた第二貫通孔９６とは前後方向で互いに逆になるように設けられている。よって、複数の仕切り壁が存在する場合であっても上流側にある仕切り壁の貫通孔と反対側に貫通穴とを設けることにより、インクの充填不良を発生させず、インク収容部９４の底面における顔料等の堆積を少なくすることができる。

また、前述の実施の形態では、記録媒体に布帛を用いるインクジェットプリンタであったが、記録媒体に紙を用いるインクジェットプリンタでも良い。

１ インクジェットプリンタ
５０ ダンパーケース
５１ 第一インク室
５２ 第二インク室
５３ 貫通孔
５４ インク流入口
５５ インク排出口
５６ 仕切り壁
５７ 側面カバー
５８ 側面カバー
５９ インクガイド
６０ インクジェットノズル部
６１ インク収容部

Claims (13)

1. 記録媒体に吐出するインクを収容するインク収容部を備えたインクジェットヘッドであって、
   前記インク収容部は、
   前記インク収容部の底面から立設され、前記インク収容部を複数のインク収容室に仕切る少なくとも一つの仕切り壁を有し、
   前記複数のインク収容室のうちの第一インク室には外部からインクを流入するインク流入口が設けられ、
   前記複数のインク収容室のうちの第二インク室にはインクをインクジェットノズル側に排出するインク排出口が設けられ、
   前記第一インク室と前記第二インク室とは前記仕切り壁によって上部が連通するように仕切られ、
   前記仕切り壁には、前記第一インク室と前記第二インク室との間を前記インク収容部の底面側で連通する貫通孔が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記仕切り壁に設けられた貫通孔がインク収容部底壁に隣接していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記貫通孔の流路抵抗値と、前記第一インク室の流路抵抗値との比が１４：１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記貫通孔は、前記インク流入口とは反対側の前記仕切り壁の端部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記第一インク室は、前記インク流入口からインクが流入する方向に伸びる延長壁を備え、
   前記延長壁の端部は、前記仕切り壁の上端より下方に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記貫通孔の直径は、インク中に分散している分散粒子の最大粒子径以上とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. 前記第一インク室の底面が傾斜しており，前記底面は前記仕切り壁側の方が低くなっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
8. 前記貫通孔は複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
9. 前記貫通孔にフィルタを設け、
   前記フィルタが設けられた前記貫通孔の流路抵抗値と、前記第一インク室の流路抵抗値との比が１４：１以上となるように前記貫通孔の大きさを形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
10. 前記仕切り壁の延設方向は、前記インク収容部を支持するキャリッジの移動方向とほぼ直交する方向であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
11. 前記仕切り壁は二つ以上設けられ、前記仕切り壁の全てに貫通孔が設けられており、
    前記インク流入口に最も近い仕切り壁の前記貫通孔は第一インク室の底面に沿ってインク流入口から離れた位置に設けられ、
    前記第一インク室から下流に並ぶインク室の各々を仕切る仕切り壁には、上流側の仕切り壁の貫通孔と下流側の仕切り壁の貫通孔の位置が互いに逆になるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするプリンタ。
13. 前記インク収容部と、前記インク収容部へとインクを供給するための固定インク容器とがチューブにより接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のプリンタ。

Images