JP3757781B2 - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクカートリッジから供給されたインクをインク滴として吐出する記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置の記録ヘッドは、インクをインク滴として吐出するヘッド本体と、このヘッド本体に供給するインクを貯留するインクカートリッジとを備えている。そして、上記記録ヘッドにインク供給針が設けられるとともに、インクカートリッジにインク供給口が設けられ、上記インク供給口に挿入されたインク供給針を介してヘッド本体にインクが補給されるように構成されている。
【０００３】
より詳しく説明すると、上記記録ヘッドは、例えば、図１０に示すように、ヘッドホルダ５０の下面に、印字信号に対応してインク滴を吐出するヘッド本体５１が取り付けられ、上記ヘッドホルダ５０の上部には、インクカートリッジ５２が収容されるカートリッジケース６２が設けられている。上記インクカートリッジ５２は、その下面に、位置決め突部６３が形成されるとともに、この位置決め突部６３の下面に、インク供給口５４が形成されている。このインク供給口５４の開口は、インクカートリッジ５２が装着されるまでは、フィルム６４で封止されている。
【０００４】
一方、上記ヘッドホルダ５０の上面には、上記位置決め突部６３が嵌合する凹部６１が形成され、この凹部６１に、インク供給針５３が立設されている。この例は、４色のインクを用いて印刷する装置であり、インク供給針５３は、各色ごとに４本設けられている。なお、図１０は、インクカートリッジ５２が装着される前の状態を示している。
【０００５】
上記インク供給針５３の先端部は、図１１に示すように、インク供給口５４のフィルム６４を容易に突き破れるように円錐状に形成されている。そして、先端の傾斜面５８の部分に、上下に貫通するインク誘導孔５６が穿設されている。そして、インク供給針５３の内部には、上記インク誘導孔５６に連通する第１インク流路５５が形成され、ヘッドホルダ５０には、インク供給針５３の第１インク流路５５内に誘導されたインクをヘッド本体５１に供給する第２インク流路６７が形成されている。そして、上記第２インク流路６７の入り口部分には、インクカートリッジ５２から供給されたインクをろ過するフィルタ５９が設けられている。
【０００６】
上記記録ヘッドでは、インクカートリッジ５２を装着する際、インク供給針５３の先端が、インクカートリッジ５２のインク供給口５４を封止するフィルム６４を突き破り、インク供給口５４内にインク供給針５３が挿通される。そして、インク供給針５３のインク誘導孔５６および第１および第２インク流路５５，６７を通って、インクカートリッジ５２内のインクがヘッド本体５１に供給されるようになっている。
【０００７】
上記第１および第２インク流路５５，６７は、フィルタ５９の面積を確保して異物捕捉量を多くするとともに圧力損失を小さくするため、フィルタ５９の近傍で断面積が大きくなるようにフィルタ５９に向かって広がっており、この部分にフィルタ室６０が形成されている。また、上記第２インク流路６７は、インクカートリッジ５２よりも幅寸法が小さいヘッド本体５１にインクを導くため、中央のヘッド本体５１に向かって斜めに延びるように設けられている（図１０参照）。
【０００８】
上記記録ヘッドは、インクカートリッジ５２とともにキャリッジ（図示せず）に搭載され、上記キャリッジにより記録用紙の幅方向に往復動してヘッド本体５１に設けられたノズル開口からインク滴を吐出して印刷を行い、印刷で消費されたインクは、インクカートリッジ５２からインク供給針５３を介してヘッド本体５１に供給される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記記録ヘッドでは、フィルタ室６０が広がっているため、その部分でのインクの流速が小さくなり、第１インク流路５５内を流れてきた気泡がフィルタ室６０の上部空間に留まりやすい。このようなフィルタ室６０の上部空間に留まった気泡は、定期的な強制吸引（クリーニング）により吸引除去することが行なわれている。しかしながら、上記記録ヘッドでは、フィルタ室６０の上部空間が広がっているため、この部分に留まった気泡が成長して大きくなりやすい。フィルタ室６０の上部空間の気泡が大きく成長すると、定期クリーニングでは吸引除去できなくなり、印字中にフィルタ５９を通り抜けてヘッド本体５１に達し、ノズルダウンを引き起こして印字できなくなるおそれがある。
【００１０】
また、フィルタ５９が流路６７の上流端に設けられているため、流路６７内に異物が混入すると、フィルタ５９で捕捉できずにヘッド本体５１に流入し、印字トラブル等が発生するおそれがある。
【００１１】
しかも、上記記録ヘッドでは、インクカートリッジ５２よりも幅寸法が小さいヘッド本体５１にインクを導くため、流路６７がヘッド本体５１に向かって斜めに延びるように形成されている。このように、流路６７を斜めに形成させているため、記録ヘッド自体の高さ寸法を小さくすることにも限界があり、近年のインクジェット式記録ヘッドに求められている小型化への要求に応えられるものではない。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、フィルタ室の気泡の成長を防止し、印字トラブルの発生を未然に防ぎうるインクジェット式記録装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット式記録装置は、インク滴を吐出するヘッド本体と、上記ヘッド本体に供給されるインクが貯留されたインクカートリッジと、上記インクカートリッジのインクをヘッド本体に導く流路とを備え、上記流路のいずれかの箇所に、ヘッド本体に供給されるインクをろ過するフィルタが設けられたフィルタ室が形成され、上記フィルタ室のフィルタより上流側の空間に、実質的にインクが流れる方向に延びる壁部が設けられ、上記壁部によりフィルタ室のフィルタより上流側の空間が複数に分割されていることを要旨とする。
【００１４】
すなわち、本発明のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジのインクをヘッド本体に導く流路を備え、上記流路のいずれかの箇所に、ヘッド本体に供給されるインクをろ過するフィルタが設けられたフィルタ室が形成され、上記フィルタ室のフィルタより上流側の空間に、実質的にインクが流れる方向に延びる壁部が設けられ、上記壁部によりフィルタ室のフィルタより上流側の空間が複数に分割されている。このため、フィルタ室のフィルタより上流側の空間に気泡が留まったとしても、上記気泡は壁部に遮られるとともに、仕切られた小さな空間より大きくなれない。したがって、上記空間に留まる気泡は、強制吸引で除去できる程度の大きさで止まり、定期クリーニング等で除去されやすいため、従来のように印字中にフィルタを通り抜けてノズルダウンを引き起こすようなことがほとんどなくなり、印字トラブルの発生を未然に防ぐことができる。
【００１６】
本発明のインクジェット式記録装置において、上記フィルタ室のインクが流れる方向に直交する方向での断面積が、流路のインクが流れる方向に直交する方向での断面積より大きくなるよう設定されている場合には、フィルタ面積を大きくとって異物の捕捉量を確保することができる。また、フィルタ室でのインクの流速が低下しやすく、フィルタ室の上流側の空間に気泡が留まりやすいため、上記空間の気泡の成長を防止する本発明の効果が顕著で効果的である。
【００１７】
本発明のインクジェット式記録装置において、上記フィルタのフィルタ面が、実質的に重力方向と交差する方向に配置されている場合や、フィルタを通過するインクが実質的に重力方向に向かって流れるものである場合には、フィルタの上流側の空間がフィルタの上側に位置し、フィルタの上流側に気泡を捉えて下流側に気泡が残りにくくなる。
【００１８】
本発明のインクジェット式記録装置において、フィルタ室のフィルタより上流側の空間が上窄まり状に形成されている場合には、壁部で仕切られた空間も上部にいくほど狭くなり、気泡がそれだけ成長しにくくなって印字トラブルの発生を確実に防ぐことができる。
【００１９】
本発明のインクジェット式記録装置において、フィルタ室のフィルタより上流側の空間のうち、窄まった上側の部分が、壁部が形成されない空間になっている場合には、窄まった上側の部分でのインクの流れを遮りにくい。
【００２０】
本発明のインクジェット式記録装置において、上記流路は上記インクカートリッジに差し込まれるインク供給針の内部に形成された第１連通路と、第１連通路とヘッド本体内に形成された第２連通路とを連通する連通流路からなり、上記第２連通路近傍に上記フィルタ室が設けられている場合には、フィルタを通過したインクは、ほとんど流路を通ることなく直接ヘッド本体に供給されるため、フィルタを通過した後にヘッド本体に供給されるインクにほとんど異物が混入しなくなる。したがって、例えば、流路を複数の部品を接合することにより形成したとしても、接合部等から混入した異物を確実に除去したインクをヘッド本体に供給することができ、設計や工程の自由度が高くなり、生産性や歩留まりの向上に有利なものとなる。
【００２１】
本発明のインクジェット式記録装置において、上記連通流路が実質的に水平方向に延びるように設けられている場合には、記録ヘッドの高さ方向の寸法が小さくなり、装置の小型化に有利となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２３】
図１および図２は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、インクカートリッジ２が搭載されるとともに記録ヘッド１が取り付けられたキャリッジ３を備えている。
【００２４】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙７の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、図２に示すように、上部に開放する箱型を呈し、記録紙７と対向する面（この例では下面）に、記録ヘッド１が露呈するよう取り付けられるとともに、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。そして、上記キャリッジ３の上端部には、インクカートリッジ２が収容された状態でインクカートリッジ２の上部を押さえるとともにキャリッジ３の開放された上部を覆う蓋部材２５が取り付けられている。
【００２５】
そして、上記記録ヘッド１にインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録紙７上面にインク滴を吐出させて記録紙７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図１において、８は印刷休止中に記録ヘッド１のノズル開口を封止することによりノズル開口の乾燥をできるだけ防ぐキャップ、９は記録ヘッド１のノズル面をワイピングするワイパー部材である。また、図２において、２６はガイドバー６が挿通されるガイド穴である。
【００２６】
図３は、上記記録ヘッド１に用いるヘッド本体１０の基本構造の一例を示す。このヘッド本体１０は、ノズル開口１１と圧力発生室１２が形成された流路ユニット１３と、圧電振動子１４が収容されたヘッドケース１５とが接合されて構成されている。
【００２７】
上記流路ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズルプレート１６と、圧力発生室１２と共通のインク室１７ならびにこれらを連通させるインク供給路１８とに対応する空間が形成された流路形成板１９と、上記圧力発生室１２の開口を塞ぐ振動板２０とが積層されて形成されている。
【００２８】
上記圧電振動子１４は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子１４は、その先端が圧力発生室１２の一部を形成する振動板２０の島部２０Ａに固着された状態で他端が基台２１に固定されている。
【００２９】
また、上記ヘッドケース１５には、インク室１７に対応する部分に、振動板２０を介してインク室１７内の圧力変動を緩和するダンパ室２３が形成されている。上記ダンパ室２３は、大気連通路４２を介して大気開放されている。
【００３０】
上記ヘッド本体１０では、上記圧電振動子１４の収縮・伸長を受けて圧力発生室１２が膨張・収縮し、圧力発生室１２の圧力変動によりインクの吸引とインク滴の吐出とが行われるようになっている。
【００３１】
図４および図５は、上記ヘッド本体１０が用いられた記録ヘッド１を示す図である。上記記録ヘッド１は、インクカートリッジ２に差し込まれてインクの供給を受ける複数（この例では６つ）のインク供給針２７と、上記インク供給針２７が立設される上側流路板２８と、上記各インク供給針２７に連通する流路３０が形成された下側流路板２９と、上記各流路３０を流下したインクをろ過するフィルタ３１を取り付けるフィルタ穴３２が形成されたフィルタ板３３と、ヘッド本体１０とを備えている。
【００３２】
図において、３５は後述するインク補給管２４の開口部に取り付けられるパッキンである。また、３４は回路基板であり、２２は上記回路基板からヘッド本体１０に駆動信号等を入力するフレキシブルケーブルである。
【００３３】
より詳しく説明すると、上記記録ヘッド１は、図６に示すように、下側流路板２９の上面に溝が形成され、この溝が上側流路板２８で塞がれて水平方向に延びる流路３０が形成されている。また、インク供給針２７の内部には、インクカートリッジ２と流路３０とを連通させるインク流路（第１連通路）４１が形成されている。さらに、ヘッド本体１０には、上記流路３０とヘッド本体１０を連通させてヘッド本体１０にインクを補給するインク補給管（第２連通路）２４が形成されている。
【００３４】
そして、下側流路板２９のインク補給管２４に対応する位置に上窄まり状の空間が形成されるとともに、フィルタ板３３のフィルタ穴３２の中心部に下窄まり状の空間が形成され、これら両空間がフィルタ室４３になっている。上記フィルタ室４３には、フィルタ３１がそのフィルタ面が上下方向を向くように配置され、フィルタ３１を通過するインクが上方から下方に向かって流れるようになっている。このようにすることにより、フィルタ３１の上流側に気泡を捉えて下流側に気泡が残りにくくなる。
【００３５】
上記フィルタ室４３の上部空間には、上方から下方に向かうインクの流れに沿って延びる壁部４０が形成され、フィルタ室４３の上部空間が複数に仕切られている。この例では、図７（図６矢印Ａ−Ａ視）に示すように、十文字に放射状に配置された４つの壁部４０によって上記空間は４分割されている。
【００３６】
上記フィルタ室４３は、下側流路板２９の上窄まり状の空間と、フィルタ板３３の下窄まり状の空間とから形成され、インクが流れる方向に直交する方向での断面積が流路３０よりも大きくなっているため、フィルタ３１面積を大きくとって異物の捕捉量を確保することができる。
【００３７】
さらに、上記記録装置では、キャリッジ３の底面部に、記録ヘッド１のヘッド本体１０を記録紙７に対面するように露呈させる開口部３７が形成されている。また、上記ヘッド本体１０には、ヘッドケース１５の上端外周部に、横方向に延びるフランジ部３６が一体的に形成されている。そして、上記記録ヘッド１をキャリッジ３に取り付け、上記開口部３７からヘッド本体１のノズル面を露呈させた状態で、上記フランジ部３６が、開口部３７のノズル面と反対側を覆い、記録ヘッド１と開口部３７の隙間を閉塞するようになっている。
【００３８】
上記記録装置では、フィルタ室４３の上流側空間に気泡が留まったとしても、上記気泡は壁部４０に遮られて一定以上の大きさに成長しにくくなる。したがって、上記空間に留まる気泡は、強制吸引で除去できる程度の大きさで止まり、定期クリーニング等で除去されやすい。このため、従来のように印字中にフィルタを通り抜けてノズルダウンを引き起こすようなことがほとんどなくなり、印字トラブルの発生を未然に防ぐことができる。また、フィルタ室４３の上流側空間が上窄まり状に形成されているため、壁部４０で仕切られた空間も上部ほど狭くなり、気泡がそれだけ成長しにくくなって印字トラブルの発生を確実に防ぐことができる。
【００３９】
上記フィルタ室４３は、インクが流れる方向に直交する方向での断面積が流路３０よりも大きくなっているため、フィルタ室４３でのインクの流速が低下しやすく、フィルタ室４３の上流側の空間に気泡が留まりやすいため、上記空間の気泡の成長を防止する本発明の効果が顕著で効果的である。
【００４０】
また、上記記録装置では、流路３０が水平方向に延びるように設けられているため、記録ヘッド１の高さ方向の寸法が小さくなり、装置の小型化に有利となる。しかも、上記記録装置では、流路３０の下流端にフィルタ室４３が設けられているため、フィルタ３１を通過したインクは、ほとんど流路３０を通ることなく直接ヘッド本体１０に供給されるため、フィルタ３１を通過した後にヘッド本体１０に供給されるインクにほとんど異物が混入しなくなる。したがって、例えば、流路３０を複数の部品を接合することにより形成したとしても、接合部等から混入した異物を確実に除去したインクをヘッド本体１０に供給することができ、設計や工程の自由度が高くなり、生産性や歩留まりの向上に有利なものとなる。
【００４１】
さらに、上記記録装置では、記録ヘッド１と開口部３７の隙間が閉塞されているため、小さなインク滴を吐出したりワイピングで飛沫が飛んだりしてインクミストが生じたとしても、インクミストは、フランジ部材３６や蓋部材２５に遮られ、記録ヘッド１の上側に回り込むことがほとんどなくなる。したがって、比較的単純な構造で回路基板３４へのインクの付着が防止され、発煙や発火等の事故の発生を未然に防ぐことができる。
【００４２】
しかも、上記記録装置では、上記フランジ部材３６を開口部３７のノズル面と反対側に存在させて開口部３７を覆うようにしたため、インクカートリッジ２をフランジ部材３６を介してキャリッジ３に支える構造となり、構造的な無駄が生じないうえ、キャリッジ３移動時等のインクカートリッジ２の安定性が向上する。しかも、上記記録装置では、上記フランジ部材３６が、記録ヘッド１のヘッドケース１５と一体的に形成されているため、部品点数が少なくてすみ、コスト面等で有利である。
【００４３】
図８は、本発明の第２の実施の形態を示す。この記録装置では、放射状に配設された６枚の壁部４０を備え、フィルタ室４３の上流側空間が６分割されている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この装置でも上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４４】
図９は、本発明の第３の実施の形態を示す。この記録装置では、フィルタ室４３のフィルタ３１より上流側の空間のうち、窄まった上側の部分が、壁部が形成されない空間３９になっている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この装置では、窄まった上側の部分でのインクの流れを遮りにくい。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４５】
なお、上記各実施の形態では、本発明を、流路３０が水平に延び、フィルタ３１が流路３０の下流端に位置した記録装置に適用した例を示したが、これに限定するものではなく、流路３０が斜めに延びた記録装置や、フィルタ３１が流路３０の上流端に位置した記録装置に適用することもできる。また、上記各実施の形態では、本発明を、フィルタ３１のフィルタ面が上下方向を向き、壁部４０が放射状に配置された記録装置に適用した例を示したが、これに限定するものではなく、フィルタ３１のフィルタ面が横方向を向いた記録装置や、壁部４０が格子状等に配置された記録装置に適用することもできる。これらの場合にも同様の作用効果を奏する。
【００４６】
また、上記各実施の形態では、圧力発生室１２を加圧する素子として縦振動モードの圧電振動子１４を用いたヘッド本体１０を備えた装置を示したが、これに限定するものではなく、たわみ振動モードの圧電振動子を用いたヘッド本体が搭載された記録装置に適用することもできるし、圧力発生室１２を加圧する素子として内部のインクを加熱気化させる発熱素子を用いたヘッド本体が搭載された記録装置に適用することも可能である。これらの場合にも同様の作用効果を奏する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のインクジェット式記録装置によれば、フィルタ室のフィルタより上流側の空間に気泡が留まったとしても、上記気泡は壁部に遮られて一定以上の大きさに成長しにくくなる。したがって、上記空間に留まる気泡は、強制吸引で除去できる程度の大きさで止まり、定期クリーニング等で除去されやすいため、従来のように印字中にフィルタを通り抜けてノズルダウンを引き起こすようなことがほとんどなくなり、印字トラブルの発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録装置の一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記インクジェット式記録装置の要部を示す分解斜視図である。
【図３】上記インクジェット式記録装置に用いるヘッド本体を示す断面図である。
【図４】上記インクジェット式記録装置に用いる記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図５】上記記録装置の断面図である。
【図６】上記記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図７】上記記録ヘッドのＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態のインクジェット式記録装置のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態のインクジェット式記録装置の要部拡大断面図である。
【図１０】従来例のインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図１１】上記従来例のインクジェット式記録ヘッドの要部を示す図である。
【符号の説明】
１０ ヘッド本体
３０ 流路
３１ フィルタ
４０ 壁部
４３フィルタ室

Claims (8)

1. インク滴を吐出するヘッド本体と、上記ヘッド本体に供給されるインクが貯留されたインクカートリッジと、上記インクカートリッジのインクをヘッド本体に導く流路とを備え、上記流路のいずれかの箇所に、ヘッド本体に供給されるインクをろ過するフィルタが設けられたフィルタ室が形成され、上記フィルタ室のフィルタより上流側の空間に、実質的にインクが流れる方向に延びる壁部が設けられ、
   上記壁部によりフィルタ室のフィルタより上流側の空間が複数に分割されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 上記フィルタ室のインクが流れる方向に直交する方向での断面積が、流路のインクが流れる方向に直交する方向での断面積より大きくなるよう設定されている請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
3. 上記フィルタのフィルタ面が、実質的に重力方向と交差する方向に配置されている請求項１または２記載のインクジェット式記録装置。
4. フィルタを通過するインクが実質的に重力方向に向かって流れるものである請求項３記載のインクジェット式記録装置。
5. フィルタ室のフィルタより上流側の空間が上窄まり状に形成されている請求項３または４記載のインクジェット式記録装置。
6. フィルタ室のフィルタより上流側の空間のうち、窄まった上側の部分が、壁部が形成されない空間になっている請求項５記載のインクジェット式記録装置。
7. 上記流路は上記インクカートリッジに差し込まれるインク供給針の内部に形成された第１連通路と、第１連通路とヘッド本体内に形成された第２連通路とを連通する連通流路からなり、上記第２連通路近傍に上記フィルタ室が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
8. 上記連通流路が実質的に水平方向に延びるように設けられている請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。

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