JP3821498B2 - インクジェット式記録ユニット、及びインクカートリッジ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドとインクカートリッジとがセットに構成されていて、必要に応じてキャリッジに着脱できるインクジェット式記録ユニット、及びこれに適したインクカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット式プリンタは、ノズル開口からインク滴を吐出させて記録媒体にドットを形成しながら印刷を行うため、色の異なるインクを使用することにより簡単にモノクロ印刷やカラー印刷を行うことができる。
すなわち、キャリッジにモノクロ用印刷の記録ヘッドと、カラー印刷用の記録ヘッドとを搭載したインクジェット式プリンタが実用化されている。このようなプリンタによれば一台でテキストの印刷やカラーグラフィックの印刷が可能となるものの、カラー印刷の頻度が極めて少ないユーザにとってはあまり使用しないカラー印刷用記録ヘッドの管理まで必要となり、保守が面倒であるという不都合がある。
【0003】
このような問題を解消するため、インクカートリッジとインクジェット式記録ヘッドを一体化して記録ユニットを構成し、印刷データにあった記録ユニットをキャリッジに着脱できるように構成されたインクジェット式記録装置が提案されている。
このような構成によれば、印刷目的にあった記録ユニットを交換することにより所望の印刷が可能になるとともに、使用しない記録ユニットを密封ケース等に収容して、このユニットのメンテナンスを不要とすることができる。
しかしながら、カートリッジ内のインクが無くなった場合には、インクジェット式記録ヘッドとともにカートリッジを交換せねばならず、印刷コストがかかるという問題がある。
【0004】
このような問題を解消するために、インクジェット式記録ヘッドを装着したフレームに、インクカートリッジ収容室を設け、インクカートリッジの交換を可能にしたインクジェット式記録ユニットも提案されている。
しかしながら、インクジェット記録ユニットをキャリッジから外した状態でインクカートリッジの交換が行なわれると、カートリッジの着脱の際に、記録ヘッドに空気が押し込まれるため、そのまま放置すると、吐出不良等を起こして印刷不可能になるという新たな問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
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気泡排除が不可能な状態でのインクカートリッジの交換を阻止することができるインクジェット式記録ユニットを提供することである。
また本発明の他の目的は、上記インクジェット式記録ユニットに適したインクカートリッジ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消するために本発明においては、キャリッジに着脱可能でインクカートリッジ収容室を備え、インクカートリッジの側面を規制する箱型に形成されたフレームと、前記キャリッジに前記フレームが装着されたとき、プラテンに対向する位置に固定されたインクジェット式記録ヘッドと、前記インクジェット式記録ヘッドを駆動する回路手段が実装され、また記録装置本体の接点と接続する接点が形成され、さらに前記インクジェット式記録ヘッドとフレキシブルケーブルにより接続された回路基板と、前記インクカートリッジから前記インクジェット式記録ヘッドにインクを供給するインク供給針と、前記フレームの一端に回動可能に設けられて前記インクカートリッジを着脱するカートリッジ固定レバーと、前記キャリッジに装着されていない状態では、前記インクカートリッジが前記フレームに装着されたとき、常時はインクカートリッジ側に突出して前記インクカートリッジの抜出しを阻止する位置に付勢され、また前記フレームが前記キャリッジに固定された状態では、前記インクカートリッジの着脱を可能とする位置に待避されるカートリッジロック部材を備え、前記フレームが前記キャリッジに固定されて前記カートリッジロック部材が前記インクカートリッジの着脱を可能とする位置に待避している状態では、前記インクカートリッジが前記フレームに挿入された時、前記インクカートリッジを前記固定レバーと前記フレームの1つの側壁とにより支持するように構成されているとともに、前記カートリッジロック部材は、その上端が前記インクカートリッジの上面に形成されたリブに当接したとき、前記インクカートリッジのインク供給口が前記インク供給針に接しない位置で前記インクカートリッジを保持できる高さに設定されている突片を有する。
【0007】
【作用】
キャリッジから取り外された状態ではカートリッジロック部材がインクカートリッジの上部に突出するため、フレームからインクカートリッジを引き上げても、カートリッジロックがインクカートリッジの上面に当接して、インクカートリッジの移動が阻止される。
【0008】
【実施例】
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は本発明のインクジェット式記録ユニットが適用されるインクジェット式記録装置で、図中符号1はキャリッジで、ガイド部材2に支持され、タイミングベルト3を介してステップモータ4に接続されていて、プラテン5に平行に往復動可能に構成されている。
【0009】
キャリッジ1には後述するインクジェット式記録ユニット6が着脱自在に設けられていて、モノクロ印刷、及びカラー印刷に対応して記録ユニット6を交換できるように構成されている。キャリッジ1に搭載された記録ユニット6は、一端が図示しない記録ヘッド駆動手段に、また他端がキャリッジ1に固定されたフレキシブルケーブル7を介して駆動信号が供給されるようになっている。
【0010】
なお、図中符号8は、非印字時に記録ヘッドを封止するキャッピング手段を、また9は、記録用紙を示す。
【0011】
図2、図3、図4、図5は、それぞれ本発明が特徴とするインクジェット式記録ユニット6の一実施例を示すものであって、図中符号10は、記録ユニット本体を構成するフレームで、大略インクカートリッジを収容するインクカートリッジ収容室11を形成する容器として構成されていて、プラテン5と対向する底面にインクジェット式記録ヘッド12が設けられ、また外部から見易い位置、この実施例では後端の壁面10dには、収容されているインクカートリッジ50のインク量を目視で確認するための窓10bが設けられている。
【0012】
フレーム10の上部一側寄りにはインクカートリッジ50を固定するとともに、収容室11へのインクカートリッジ50の押し込み、引き上げ、及び固定を行うインクカートリッジ固定レバー13が設けられている。
【0013】
このインクカートリッジ固定レバー13は、キャリッジ1に搭載されたとき、奥側、この実施例ではタイミングベルト3側を軸14、14により回動可能にフレーム10に取付けられており、また側部には図5に示したようにその両側にフレーム10の側部を覆う側片13aが設けられている。
【0014】
この側片13aには嵌合孔13bが設けられており、またフレーム10には嵌合孔13bに対向する位置にインクカートリッジ固定レバー13の無用な引き上げを阻止する係止片10aが設けられている。
【0015】
フレーム10の底面には、インクカートリッジ50のインク供給口51に挿入されるインク供給針15、16、17が植設されていて、後述するヘッドケース21に設けられた流路18、19、20を介して記録ヘッド12にインクを供給できるようになっている。
【0016】
また、キャリッジ1に搭載したとき前方となる側、この実施例では図3において右側には記録ヘッド12を駆動する駆動回路を実装した回路基板22が配設されていて、フレキシブルケーブル23によりヘッド12に接続されている。
【0017】
21は、前述のヘッドケースで、インク溶媒に対する耐久性、ガスバリア性、射出成形性、熱溶着性、及び接着性を備えた高分子材料、例えば環状オレフィンコポリマー樹脂(登録商標名「アペル」)を射出成形して、流路18、19、20に連通させてインク供給針15、16、17の基台部15a、16a、17aを超音波熱溶着により固定した上で、後述するフレキシブルケーブル23を、その両面をパッキングシート24、24で挟んで上端をフレーム10の底面にネジ29、29で固定されている。
【0018】
このようにパッキングシート24、24を挟んでヘッドケース21を固定したことにより、インクカートリッジの着脱等によりインクが漏れ出して、フレキシブルケーブル23の厚みで形成されるフレーム10とヘッドケース21との隙間に侵入したとしても、ここに設けられているパッキンシート24、24でインクが阻止されるため、ヘッドケース21内へのインクの侵入が阻止される。これにより、インクを構成する染料や水等の溶媒が記録ヘッド12の極めて微細な導電パターンに付着し、これらを短絡して動作不能にいたらしめる事故を防止することができる。
【0019】
図6は、前述のヘッドケース21の端部を拡大して示すものであって、外周に枠部21aを形成するように段差部21bが形成されていて、この段差部21bに接着剤を塗布し、記録ヘッド12が固定されている。そしてこの枠部21aは、紙ジャムの際に記録用紙により記録ヘッド12がヘッドケース21から剥離されてしまうのを防止している。
【0020】
26は、段差部21bよりも若干低い位置に形成された第2の段差部で、後述するフレキシブルケーブル23の舌片23aを支持して記録ヘッドの金属構成部材に弾接させるものである。
【0021】
なお、図中符号27、27、27‥‥は、記録ヘッド12のインク滴吐出検査の結果を記録するマーキング領域を示す。
【0022】
図7は、第2の段差部26の近傍を拡大して示すもので、図中符号23は、記録ヘッド12に接続するフレキシブルケーブルで、その先端には第2の段差部26に到達する舌片23aが形成されていて、フレキシブルケーブル23のアースパターン23cに接続する導電層が形成されている。この舌片23aには、第2の段差部26により記録ヘッド12の金属部材に確実に弾接するように図8に示したように記録ヘッドに対向する面が突出するデインプル23bが形成されている。
【0023】
図9は、回路基板22の一実施例を示すもので、インクカートリッジと対向する裏面(図9(イ))には駆動回路を構成するハイブリッド型集積回路30が実装され、下部にはフレキシブルケーブル23と接続する端子のパターン31と、後述するインクカートリッジ検出片25と接触する検出パターン32が設けられ、また表面(図9(ロ))には、キャリッジ1の接点機構60と接触する接点パターン35が形成されている。37a、37b、37c、37dは、駆動電圧設定用の導電パターン、及び37eは、モノクロ印刷とカラー印刷の何れかを指定するための導電パターンである。なお、図中符号36は、フレーム11の突起37と嵌合する止め孔を示す。
【0024】
ユニットに組み立てられた時点で、インクの吐出量を検査して最適な吐出量となる駆動電圧に対応する値となるように少なくとも1本は導通状態を維持するように導電パターンを切断して、駆動電圧を設定することにより、この記録装置本体側で導電パターンを検出して駆動電圧を自動的に設定するとともに、導通状態とならない場合には、記録ユニットが装着されていないものと判断するのに供される。
【0025】
またパターン37eは、切断することによりカラー印刷用の記録ユニットを、また非切断の場合にはモノクロ用の記録ユニットであると、記録装置本体側で判断するようになっている。
【0026】
一方、インク供給針15、16、17の基台部15a、16a、17aの近傍には、図10(イ)、(ロ)に示したように、インクカートリッジ50のインク供給口55に設けられているパッキン57の下端部57aの外周を取り囲むように環状の凸部18a、19a、20aが形成されていて、インクカートリッジ50の着脱の際に漏れ出したインクを凸部18a、19a、20aの内部に留めさせるように構成されている。
【0027】
そして四隅の近傍には底部が外周を規定する壁21cから若干内側に突出し、かつ上端38aがヘッドケース21の上面の枠部21aよりも下方に位置し、かつ両側が滑らかに壁21cと接する4つのリブ38、38、38、38が形成されている。
【0028】
これらリブ38は、インクカートリッジ50の下端に当接して、挿入時に位置決め部材として機能する。そして、リブ38は、その側部が滑らかに壁21cと接し、また上端38aが枠部21より下端に位置しているため、毛細管現象によるインクの上昇を抑制することができる。
再び図2、図3、図4、図5に戻って、図中符号40は、インクカートリッジロック部材で、インクカートリッジ収容室11に収容されたインクカートリッジ50の上面とほぼ同一の高さに突片41を備え、キャリッジ1の記録ユニット固定レバー62(図12)の突起63に対向する位置に螺旋状の斜面42を備えていて、ねじりコイルバネ43により突片41を常時インクカートリッジ50の方に向くように回動可能にフレーム10の上端10cに取り付けられている。
【0029】
この突片41は、その先端41aの厚さがインクカートリッジ50の外面に形成された溝54に陥入できる程度に選択され、かつその上端がインクカートリッジ50のリブ52に当接した状態では、インク供給針15、16、17がインク供給口51に接触しない位置を維持できる高さに設定されている。これにより、不用意にインクカートリッジ50をフレーム10に挿入した場合にも、インク供給口51のシール56を破損するといった事故を防止することができる。
【0030】
なお、上述の記録ユニットは、カラー印刷用のものであるが、モノクロ印刷用の記録ユニットは、本質的にはカラー印刷用のものと同様の構造であるが、ただインクカートリッジが小さい分、図11に示したようにホルダー10の底部に、キャリッジとの隙間を埋めて所定位置に位置決めするための凸部49が形成されている。
【0031】
この実施例において、図12に示したように記録ユニット6のフレーム10をキャリッジ1に位置決めして、記録ユニット固定レバー62を図中矢印C側に回動すると、係止片65が軸66を中心に回動して先端の突起63がその移動軌跡上に位置するインクカートリッジロック部材40の螺旋状の斜面42を押しながら降下する。これによりインクカートリッジロック部材40がねじりコイルバネ43の付勢力に抗し60度程度回動して突片41をインクカートリッジ収容室11から待避する(図2の点線で示す位置)。なお、レバー62が倒された状態ではバネ67の張力を受けてその状態が保持される。
【0032】
同時に記録ユニット固定レバー62の回動によりキャリッジ1の接点形成部材60がフレーム10側に突出し、回路基板22に形成されている接点パターン35、35、35‥‥と接触し、フレキシブルケーブル7を介してユニット6の回路基板22がプリンタ本体の制御手段と接続される。
【0033】
これにより、回路基板22のパターン37a〜37dにより設定されている駆動電圧での駆動が可能となり、また導電パターン37eによりモノクロ印刷用か、カラー印刷用の記録ユニットであるかの判別が行なわれる。
【0034】
この状態で係止片10aと嵌合孔13bとの係合を解いて、インクカートリッジ固定レバー13を引き上げると、インクカートリッジ収容室11の上部が開放される。インクカートリッジ50を収容室11に落し込むと、インクカートリッジ50の側部のリブ53、53が固定レバー13の前方の突起13cに係合し、突起13cとフレーム10の後方側の壁面10dとで支持され、インク供給針15〜17に到達しない位置で保持される(図13)。
【0035】
この状態でインクカートリッジ固定レバー13を押し下げると、この状態ではインクカートリッジロック部材40の突片41がカートリッジ収容室11から待避させられているから、レバー13の降下によりインクカートリッジ50が下方に押され、図14に示したようにインク供給針15〜17がインク供給口55のシール56を破ってインク供給口55に嵌合する。(なお、図14は、記録ユニットがキャリッジから取り外されて、突片41が収容室11側に突出している状態を示すものである。)
【0036】
同時にインクカートリッジ検出片25がインクカートリッジ50により回路基板22側に弾圧されて、回路基板22の検出パターン32と接触してインクカートリッジ50の装着が検出される。
【0037】
印刷によりインクカートリッジ50のインクを消費し尽くした場合には、記録ユニット6をキャリッジ1にセットした状態で、カートリッジ固定レバー13の一端を持ち上げて回動させると、インクカートリッジ50の側部のリブ53、53がレバー13の突起13cに係合するため、レバー13の回動によりインクカートリッジ50が引き上げられてインク供給針15〜17から外れる。
【0038】
レバー13を上死点まで引き上げた状態でカートリッジ50を抜き出す。そして新しいインクカートリッジ50を落し込むと、この状態ではインクカートリッジロック部材40が90度程度回動して突片41をインクカートリッジ収容室11から待避した状態(図2の点線で示す状態)におかれているから、レバー13を押し下げることにより、前述と同様に装着が完了する。
【0039】
このインクカートリッジ50の交換により、インクカートリッジ検出片25が検出パターン32から離れてオフとなり、引き続くインクカートリッジ50の装填によりオンに切り替わるから、図示しない制御装置で、インクカートリッジ50が交換されたか、あるいは着脱されたことが検知される。
【0040】
したがって、インクカートリッジ50の交換が終了した段階で、図示しない制御手段は、キャリッジ1をキャッピング手段8に移動させてキャッピングを行こない、記録ヘッド12に負圧を作用させてインクカートリッジ50のインクを記録ヘッドに吸引してインクを記録ヘッドに充填し、この過程で記録ヘッド12に侵入した気泡を排除する。
【0041】
一方、印刷色を変更するべく記録ユニット固定レバー62を引き上げると、キャリッジ1とフレーム10との固定が解除され、同時に接点形成部材60が後退するから、フレーム10がキャリッジ1から完全に開放される。
【0042】
この状態でフレーム10ごとキャリッジ1から取り出して、別の記録ユニットを装着する。なお、誤ってカートリッジレバー13に指を掛けてキャリッジ1から取り出そうとした場合には、嵌合孔13bがフレーム10の係止片10aと係合しているためインクカートリッジ固定レバー13の回動が阻止され、インクカートリッジ50のフレーム10からの不用意な取り出しが防止される。
【0043】
記録ユニット固定レバー62の押圧力を失ったインクカートリッジロック部材40は、ねじりコイルバネ43の付勢力によりカートリッジ収容室11側に移動してインクカートリッジ50の上面に位置する(図2において実線により示す位置)。このため、たとえ嵌合孔13aと係止片10aとの係合を解いて、インクカートリッジ固定レバー13を引き上げようとしても、インクカートリッジ50がその上面をインクカートリッジロック部材40の突片41の下面に衝突するため(図15(イ))、これと係合しているインクカートリッジ固定レバー13の引き上げが不可能となる。
【0044】
またインクカートリッジが取り出された状態で、かつインクカートリッジ50が装着されていない記録ユニットにインクカートリッジを装着しようとして、インクカートリッジを装着しようとすると、図15(ロ)に示したようにカートリッジ室11側に位置している突片41の上端にカートリッジ50のリブ52が衝突するため、カートリッジ50の押し込みが不可能となる。
【0045】
これにより、キャリッジ1から取り外されて、気泡排除が不可能な状態での無用なインクカートリッジ50の着脱を阻止して、インクカートリッジ50の着脱に伴って起きる記録ヘッド12ヘの気泡の侵入を防止することができる。
【0046】
キャリッジ1から取り外された記録ユニット6は、密封ケース等に収容するか、少なくとも記録ヘッド12にキャップを装着してノズル開口の乾燥を防止できる状態で保管される。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明によれば、キャリッジに記録ヘッドが装着されていない状態でのインクタンクの引き抜きを防止し、またインクカートリッジが装着されている状態ではカートリッジロック部材をインクカートリッジの着脱を可能にする位置に自動的に待避させて、特別な操作を必要とすることなく、通常の記録装置と同様の操作でインクカートリッジを簡単に交換できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット式記録ユニットが適用されるプリンタの要部を示す図である。
【図2】本発明のカラー印刷用のインクジェット式記録ユニットの一実施例を示す上面図である。
【図3】本発明のカラー印刷用のインクジェット式記録ユニットの一実施例を示すもので、図2における線A−Aでの断面図である。
【図4】本発明のカラー印刷用のインクジェット式記録ユニットの一実施例を示すもので、図2における線B−Bでの断面図である。
【図5】本発明のカラー印刷用のインクジェット式記録ユニットの一実施例を示す組み立て斜視図である。
【図6】同上ユニットの底面の構造を示す図である。
【図7】ヘッドケースの一部を、フレキシブルケーブルを配設した状態で拡大して示す図である。
【図8】フレキシブルケーブルの舌片の断面構造を示す図である。
【図9】図(イ)、(ロ)は、それぞれ記録ユニットに取付けられる回路基板の一実施例を示す図である。
【図10】図(イ)、(ロ)は、それぞれヘッドケースのインク供給針の近傍の構造を示す平面図と断面図である
【図11】本発明のモノクロ印刷用のインクジェット式記録ユニットの一実施例を示す斜視図である。
【図12】キャリッジへの装着状態を示す図である。
【図13】記録ユニットがキャリッジに装着された状態で、インクカートリッジを装填する場合のインクカートリッジロック部材の位置を示す図である。
【図14】インクカートリッジロック部材によりカートリッジの着脱が不能な状態での、インクカートリッジと記録ユニットとの接続構造を示す断面図である。
【図15】図(イ)、(ロ)は、それぞれ記録ユニットがキャリッジから外されてインクカートリッジロック部材によりインクカートリッジの着脱が不能な状態を示す図である。
【符号の説明】
1 キャリッジ
6 記録ユニット
10 フレーム
11 インクカートリッジ収容室
12 インクジェット式記録ヘッド
13 インクカートリッジ固定レバー
15〜17 インク供給針
21 ヘッドケース
40 インクカートリッジロック部材
41 突片
50 インクカートリッジ
62 記録ユニット固定レバー
Claims (6)
- キャリッジに着脱可能でインクカートリッジ収容室を備え、インクカートリッジの側面を規制する箱型に形成されたフレームと、
前記キャリッジに前記フレームが装着されたとき、プラテンに対向する位置に固定されたインクジェット式記録ヘッドと、
前記インクジェット式記録ヘッドを駆動する回路手段が実装され、また記録装置本体の接点と接続する接点が形成され、さらに前記インクジェット式記録ヘッドとフレキシブルケーブルにより接続された回路基板と、
前記インクカートリッジから前記インクジェット式記録ヘッドにインクを供給するインク供給針と、
前記フレームの一端に回動可能に設けられて前記インクカートリッジを着脱するカートリッジ固定レバーと、
前記キャリッジに装着されていない状態では、前記インクカートリッジが前記フレームに装着されたとき、常時はインクカートリッジ側に突出して前記インクカートリッジの抜出しを阻止する位置に付勢され、また前記フレームが前記キャリッジに固定された状態では、前記インクカートリッジの着脱を可能とする位置に待避されるカートリッジロック部材を備え、
前記フレームが前記キャリッジに固定されて前記カートリッジロック部材が前記インクカートリッジの着脱を可能とする位置に待避している状態では、前記インクカートリッジが前記フレームに挿入された時、前記インクカートリッジを前記固定レバーと前記フレームの1つの側壁とにより支持するように構成されているとともに、前記カートリッジロック部材は、その上端が前記インクカートリッジの上面に形成されたリブに当接したとき、前記インクカートリッジのインク供給口が前記インク供給針に接しない位置で前記インクカートリッジを保持できる高さに設定されている突片を有するインクジェット式記録ユニット。 - 前記カートリッジ固定レバーが、その回動中心側に前記インクカートリッジの上端側部に形成されているリブの下面に当接する突起を有し、前記カートリッジ固定レバーの一方向の回動により前記カートリッジ固定レバーの下面で前記インクカートリッジを前記フレーム内に押し込み、また前記カートリッジ固定レバーの他方向への回動により前記突起で前記リブを介して前記インクカートリッジを前記フレームから引き上げる請求項1のインクジェット式記録ユニット。
- 前記キャリッジが前記インクジェット式記録ヘッドの種類のいかんにかかわりなく、最大サイズの印字ユニットを収容できる形状に構成されていて、前記フレームの少なくとも下半部が前記キャリッジの開口形状に一致するようにサイズが調整されている請求項1のインクジェット式記録ユニット。
- 前記インクカートリッジは、複数の種類のインクを収容できるように隔壁により複数の部屋に分割され、また前記隔壁に対向する位置の外面に挿入方向に伸びる凹部が形成されていて、前記カートリッジロック部材の突片が前記インクカートリッジ収容室側に突出している状態では、前記カートリッジロック部材の突片が前記凹部に嵌合する請求項1のインクジェット式記録ユニット。
- 前記回路基板が、前記インクジェット式記録ヘッドを駆動する電圧を設定するために製造工程で切断、若しくは短絡可能な複数の回路パターンを備えるとともにインクジェット式記録ユニットが記録装置本体に装着されているか、否かの判定が可能な請求項1のインクジェット式記録ユニット。
- 前記回路基板が、カラー印刷用、またはモノクロ印刷用の種類を指示するために製造工程で切断、若しくは短絡可能な回路パターンを備えている請求項1のインクジェット式記録ユニット。
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