JP3772959B2 - Connection unit for inkjet recording apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッドと、インクカートリッジとを接続する接続ユニットの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、通常、記録用紙の紙幅方向に往復動するキャリッジに印刷信号に対応してインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを搭載して、外部のインクタンクから記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。このようなインクタンク等のインク貯蔵容器は、小型の記録装置にあってはキャリッジに着脱可能に搭載され、また大型の記録装置にあっては、函体に設置されてインク供給チューブを介して記録ヘッドに接続されている。
【0003】
キャリッジに搭載されるインクタンクは、キャリッジの往復動によるインクの波立ち等による圧力変化を可及的に減少させるため、通常、スポンジ等の多孔質材を収容し、これにインクを含浸させて構成されている。
【0004】
また、函体に設置された大容量のインク袋からインク供給チューブを介してインクの供給を受ける場合にも、キャリッジの往復動によるチューブの屈曲に起因するインク圧の変化を防止するため、キャリッジの運動によるインク圧の変化を防止するためのダンピング機能を備えたサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このため、前者にあっては多孔質材を収容する分だけ、インクタンクのサイズや、また重量が収容可能なインク量に比較して大きくなるという問題があり、また後者にあっては、揺動によるインクの圧力変化を防止する機構が必要となり構造が複雑化するという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、キャリッジの移動に関わりなく印刷に適した負圧状態を維持してインクカートリッジのインクを記録ヘッドに供給することができるインクカートリッジと記録ヘッドとを接続する接続ユニットを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明においては、上下方向に延びるインク貯蔵室と、負圧発生部が形成され、前記インク貯蔵室の上部、及び下部にそれぞれ外部との接続を行う筒状体からなる大気連通用接続口と、インク流入用接続口が形成され、また最下部には記録ヘッドに連通するインク流出口が形成され、バネにより常時閉弁状態を維持し、かつインク供給手段が装着された場合に開弁する弁体が前記各接続口に装填されており、前記インク貯蔵室が前記インク供給手段の大気連通口を介して大気に連通されるように構成されている。
【0007】
【作用】
インクカートリッジ等のインク供給手段が取り外されている状態では、インク貯蔵室が弁体により密封状態に維持され、インクの漏洩やインク溶媒の揮散が防止される。またインク供給手段が装着された状態では、弁体が開弁してインク貯蔵室が大気に連通されてインク流出口からインクを一定の負圧を維持しながら記録ヘッドに供給することが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図1乃至図3は、それぞれ本発明の接続ユニットの一実施例を示すものであって、この接続ユニット1は、一側に上下方向に延びるインク貯蔵室2が、また他側に後述する負圧発生部3が形成され、インク貯蔵室2の上部、及び下部にはそれぞれ外部との接続を行う筒状体からなる大気連通用接続口4と、インク流入用接続口5が形成され、また最下部には記録ヘッドに連通するインク流出口6が形成されている。
【0009】
インク貯蔵室2の中央部には、この実施例では負圧発生部3を突出させて、毛細管力が発現できる程度の狭部2aが形成されている。
【0010】
各接続口4、5には、その周面に連通用の窓4a、5aが形成されていて、内部に弁体10、20が軸方向に移動可能に収容されている。各弁体10、20は、閉弁状態では一端11a、21aが接続口4、5から突出するスライド軸11、21の他端側に、接続口4、5と連通する開口12、22を封止する弾性体からなるパッキン13、23を嵌装され、バネ14、24により開口12、22にパッキン13、23を弾接させるように接続口4、5に挿入されている。
【0011】
負圧発生部3は、図3に示したようにインク貯蔵室2と連通する断面円形の凹部からなる弁室30に、膜弁31、及び膜弁31の外周を固定する固定具を兼ねた流路形成部材32を収容し、インク貯蔵室2を含む領域を遮気性を備えた膜33により封止して構成されている。弁室30の中心には凸部34が、また膜弁31には凸部34と対向する位置に貫通孔35が形成されている。
【0012】
図4(a)、(b)は、それぞれ負圧発生部3に形成されたインク流路を表裏に分けて示す図であって、インク貯蔵室2からフィルタ36に流入する流れ▲1▼、通孔37から流路38を経由して弁室30の通孔39に流入する流れ▲2▼、膜弁31を通過する流れ▲3▼、弁室30の通孔40と通孔41、42とを結ぶ流路43を経由する流れ▲4▼、及びインク流出口6に連通する通孔44と通孔42とを接続する流路45を流れる流れ▲5▼によりに連通する。なお、図3における符号46は、インク流出口6に嵌め込まれるパッキンを示す。
【0013】
図5は、負圧発生部3の断面構造を示すものであって、膜弁31は、周囲を厚肉部とするダイヤフラムとして形成されていて、バネ47により貫通孔35が凸部34に弾接されている。このバネ47は、その弾圧力が、記録ヘッドへのインクの圧力が負圧を維持し、かつ記録動作に追従してインクを供給できる程度に設定されている。
【0014】
このような構成により、記録ヘッドでのインクの消費が進んでインク流出口6の負圧が大きくなると、膜弁31の表裏の差圧が大きくなるため、インク貯蔵室2のインクの圧力を受けた膜弁31がバネ47の付勢力に抗して凸部34から離れる。これにより膜弁31の貫通孔35が開放され、通孔39と通孔42が連通し、インク流出口6にインクが流れ込む。
記録ヘッドにインクが流れ込んで、インク流出口6の負圧が小さくなると、膜弁31がバネ47の付勢力により凸部34に押し付けられて貫通孔35が凸部34により封止される。
以下、インク流出口6のインク圧力が一定の負圧となるように、膜弁31は凸部34との接離を繰返す。
【0015】
このように構成された接続ユニットは、例えば図6に示したように本体にインク収容室50が形成され、上部に大気連通口51が、また下部にインク流出口52が形成され、それぞれにバネ53、54により常時大気連通口51、インク流出口52に弾圧された弁体55、56を備えたたカートリッジ57を、図7に示したように接続ユニット1に装着すると、図8に示したように接続ユニット1のスライド軸11、21がバネ14、24に抗して押圧されてそれぞれの開口12、22が開放され、同様にインクカートリッジ57の弁体55、56も開放される(図9(a)、(b))。
【0016】
これにより、インクカートリッジ57のインク室50が弁体55及び細溝58を介して大気に開放されてインク室のインクが接続ユニット1のインク貯蔵室2に流れ込む。
そして前述したように印刷に伴って記録ヘッドによりインクが消費されると、インク流出口6のインクが一定の負圧となるように膜弁32が開閉してインク貯蔵室2のインクを記録ヘッドに供給する。
【0017】
このようにして当初規定のインク量が充填されていたインクカートリッジ57(図10(I))のインクの消費が進んで図10(II)に示したように接続ユニット1のインク貯蔵室2に形成されているの狭部2aまでインク液面が低下すると、インク貯蔵室2のインクの液面は狭部2aの毛細管力により狭部2aに維持される。
【0018】
一方、記録ヘッドのインクの消費により発生した負圧に対応して膜弁31が開弁すると、負圧がインクカートリッジに作用するから、インクカートリッジのインクが負圧発生部3を経由して記録ヘッドに流れこむ。
【0019】
インク貯蔵室2のインクの液面をフィルタ36、望ましくは通孔37よりも上位のレベルHに維持しながら、インクカートリッジ57のインクを記録ヘッドに供給し(図10(III))、交換が困難な接続ユニット内でインク切れを招くことなく、インクカートリッジのインクを全て記録ヘッドに排出する(図10(IV))。
【0020】
一方、カートリッジのインクが消費され尽くしたり、またインクの交換のためにインクカートリッジが接続ユニット1から取り外されると、接続ユニット1及びインクカートリッジ57のスライド軸11、21や弁体55、56は、共に支持を失ってバネ14、24、53、54の付勢力により閉弁する。
【0021】
これにより、接続ユニット1の大気連通用接続口4、及びインク流入用接続口5が遮断され、大気連通用接続口4からのインク溶媒の揮散や、またインク流入用接続口5からのインクの流出が防止される。
【0022】
なお、上述の実施例においては、インク貯蔵室2の最低インクレベルHを狭部の毛細管力で維持するようにしているが、図11(I)乃至(IV)に示したように、断面円形を有する浮遊体60をインク貯蔵室2の上部に挿入すると、狭部2aの毛細管力に依存することなくインクを所定のレベルに保持することができる。
【0023】
すなわち、図11(I)に示したよう所定量のインクが存在する状態では浮遊体60は狭部2aよりも上方に位置するからインクの排出を阻害することはない。インクの液面が維持すべきレベルHまで低下すると、浮遊体60が狭部2aで降下を阻止されて毛細管力を発現し、前述と同様にインクカートリッジ57のインクの減少に関わりなくインク貯蔵室2のインクの液面をレベルHに維持する(図11(II)(III))。そして、この状態を維持してインクカートリッジ57のインクを最後まで記録ヘッドに供給する(図11(IV))。
【0024】
なお、上述の実施例においては接続ユニット1にインクカートリッジ57を直接装着する場合について説明したが、図12に示したように接続ユニット1のインク貯蔵室2の液面を維持すべき高さに液面センサー61を内蔵させ、液面センサー61により制御される送液ポンプ62を介してチューブ63によりインク袋等のインク貯蔵体64のインク流出口65に接続するようにしても同様の作用を奏する。
【0025】
この場合には、インク貯蔵室2の上部に大気連通用の開口66を形成し、ここを撥水性と通気性を備えた膜67により封止するのが望ましい。
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、上下方向に延びるインク貯蔵室と、負圧発生部が形成され、インク貯蔵室の上部、及び下部にそれぞれ外部との接続を行う筒状体からなる大気連通用接続口と、インク流入用接続口が形成され、また最下部には記録ヘッドに連通するインク流出口が形成され、バネにより常時閉弁状態を維持し、かつインク供給手段が装着された場合に開弁する弁体が各接続口に装填されているので、インク供給手段が取り外されている状態では、インク貯蔵室が弁体により密封状態に維持して、インクの漏洩やインク溶媒の揮散を防止でき、またインク供給手段が装着された状態では、弁体が開弁してインク貯蔵室が大気に連通してインク流出口からインクを一定の負圧を維持しながら記録ヘッドに供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接続ユニットの一実施例を示す斜視図である。
【図2】同上接続ユニットの一実施例を示す断面図である。
【図3】同上接続ユニットの一実施例を示す組立分解斜視図である。
【図4】図(a)、(b)は、それぞれ同上接続ユニットの負圧発生部のインクの流れを示す図である。
【図5】同上負圧発生部の断面構造及びインクの流れを示す図である。
【図6】同上接続ユニットに適したインクカートリッジの一実施例を示す図である。
【図7】同上接続ユニットにインクカートリッジが装着された状態を示す図でる。
【図8】同上接続ユニットにインクカートリッジが装着された状態の断面構造を示す図である。
【図9】図(a)、(b)は、それぞれ接続口の状態を拡大して示す断面図である。
【図10】図(I)乃至図(IV)は、それぞれ同上接続ユニットとインクカートリッジのインクの消費の状態を示す図である。
【図11】図(I)乃至図(IV)は、それぞれ同上接続ユニットの他の実施例をインクの消費の状態でを示す図である。
【図12】本発明の接続ユニットの他の適用例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 接続ユニット
2 インク貯蔵室
2a 狭部
3 負圧発生部
4 大気連通用接続口
5 インク流入用接続口
6 インク流出口
10、20 弁体
11 スライド軸
12、22 開口
13、23 パッキン
14、24、47、53、54 バネ
30 弁室
31 膜弁
32 流路形成部材
33 膜
34 凸部
35 貫通孔
36 フィルタ
57 インクカートリッジ
60 浮遊体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a connection unit that connects a recording head that discharges ink droplets in response to a print signal and an ink cartridge.
[0002]
[Prior art]
An ink jet recording apparatus usually includes an ink jet recording head that ejects ink droplets in response to a print signal on a carriage that reciprocates in the paper width direction of the recording paper, and supplies ink from an external ink tank to the recording head. It is configured. Such an ink storage container such as an ink tank is detachably mounted on a carriage in a small recording apparatus, and is installed in a box in a large recording apparatus via an ink supply tube. Connected to the recording head.
[0003]
The ink tank mounted on the carriage is usually constructed by containing a porous material such as sponge and impregnating it with ink in order to reduce the pressure change due to the ripple of ink caused by the reciprocating movement of the carriage as much as possible. Has been.
[0004]
In addition, when ink is supplied from a large-capacity ink bag installed in the box through the ink supply tube, the carriage is used to prevent ink pressure change due to bending of the tube due to reciprocation of the carriage. Ink is supplied to the recording head via a sub tank having a damping function for preventing a change in ink pressure due to the movement of the ink.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, there is a problem that the size and weight of the ink tank are larger than the amount of ink that can be accommodated in the former, and the amount of ink that can be accommodated in the latter. There is a problem that a mechanism for preventing a change in ink pressure due to movement is required and the structure becomes complicated.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to maintain a negative pressure state suitable for printing regardless of movement of the carriage, and to make ink in the ink cartridge be applied to the recording head. To provide a connection unit for connecting an ink cartridge that can be supplied and a recording head.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, in the present invention, an ink storage chamber extending in the vertical direction and a negative pressure generating portion are formed, and a cylindrical shape that connects the outside to the upper and lower portions of the ink storage chamber, respectively. An air communication connection port composed of a body and an ink inflow connection port are formed, and an ink outflow port communicating with the recording head is formed at the bottom, and the valve is always closed by a spring, and the ink supply means A valve element that opens when the is attached is installed in each of the connection ports, and the ink storage chamber is configured to communicate with the atmosphere via the atmosphere communication port of the ink supply means.
[0007]
[Action]
In a state where the ink supply means such as the ink cartridge is removed, the ink storage chamber is maintained in a sealed state by the valve body, thereby preventing ink leakage and ink solvent volatilization. When the ink supply means is mounted, the valve body opens and the ink storage chamber communicates with the atmosphere, so that ink can be supplied from the ink outlet to the recording head while maintaining a constant negative pressure. Become.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Therefore, details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
FIGS. 1 to 3 show an embodiment of the connection unit of the present invention. This
[0009]
In this embodiment, a narrow portion 2a is formed at the center of the
[0010]
Each of the
[0011]
As shown in FIG. 3, the negative
[0012]
4 (a) and 4 (b) are diagrams showing the ink flow path formed in the negative
[0013]
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the negative
[0014]
With such a configuration, when the ink consumption in the recording head progresses and the negative pressure at the
When ink flows into the recording head and the negative pressure at the
Thereafter, the membrane valve 31 repeats contact and separation with the
[0015]
For example, as shown in FIG. 6, the connection unit configured in this way has an
[0016]
As a result, the
As described above, when ink is consumed by the recording head during printing, the
[0017]
In this manner, the ink consumption of the ink cartridge 57 (FIG. 10 (I)) that was initially filled with the prescribed amount of ink has progressed, and as shown in FIG. 10 (II), the
[0018]
On the other hand, when the membrane valve 31 is opened corresponding to the negative pressure generated by the consumption of the ink of the recording head, the negative pressure acts on the ink cartridge, so that the ink in the ink cartridge is recorded via the negative
[0019]
While maintaining the liquid level of the ink in the
[0020]
On the other hand, when the ink in the cartridge is exhausted or the ink cartridge is removed from the
[0021]
As a result, the atmosphere
[0022]
In the above-described embodiment, the minimum ink level H of the
[0023]
That is, as shown in FIG. 11 (I), in a state where a predetermined amount of ink is present, the floating
[0024]
In the above-described embodiment, the case where the
[0025]
In this case, it is desirable to form an
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the ink storage chamber extending in the vertical direction and the negative pressure generating portion are formed, and the atmosphere is formed of a cylindrical body that is connected to the outside at the upper and lower portions of the ink storage chamber, respectively. A communication connection port and an ink inflow connection port are formed, and an ink outflow port communicating with the recording head is formed at the bottom, and the valve is always closed by a spring and the ink supply means is mounted. When the ink supply means is removed, the ink storage chamber is kept sealed by the valve body to prevent leakage of ink or ink solvent. Volatilization can be prevented, and when the ink supply means is installed, the valve body opens and the ink storage chamber communicates with the atmosphere to supply ink from the ink outlet to the recording head while maintaining a constant negative pressure. To do The ability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a connection unit of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the connection unit.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing one embodiment of the connection unit.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the flow of ink in the negative pressure generating portion of the connection unit of the same. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of the negative pressure generating portion and the ink flow.
FIG. 6 is a view showing an embodiment of an ink cartridge suitable for the connection unit.
FIG. 7 is a diagram showing a state where an ink cartridge is mounted on the connection unit.
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure in a state where an ink cartridge is mounted on the connection unit.
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing enlarged states of connection ports, respectively.
FIGS. 10 (I) to (IV) are diagrams showing ink consumption states of the connection unit and the ink cartridge, respectively.
FIGS. 11 (I) to (IV) are diagrams showing another embodiment of the connection unit of the same, in a state of ink consumption, respectively.
FIG. 12 is a configuration diagram showing another application example of the connection unit of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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