JP4386604B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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にカートリッジからインクの供給を受けるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドを備えたキャリッジに着脱して記録ヘッドにインクを供給するインク容器は、インク貯蔵室に連通し、かつ記録装置のインク供給針の挿通が可能なインク供給口が形成されている。
このため、インク容器の交換のために記録装置からインク容器を引き抜く際にインク供給口から不用意にインクが漏れ出したり、また記録装置に装着されている状態であってもインク供給針との係合に緩みが生じて徐々に漏れ出す虞がある。
【０００３】
一方、インクジェット記録ヘッドは、ユニットとして構成されていて駆動信号を伝送するフレキシブルケーブルにコネクタを介して接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、インク容器のインク供給口から漏れ出してコネクタに流れ込むと、記録ヘッドに駆動信号が正常に供給されなくなり、印刷不良を起こすなどの問題が生じる。
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、インク供給針に挿抜可能なインクカートリッジからのインクの漏れ出しによる電気的障害を確実に防止することができるインクジェット記録装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために本発明においては、インクカートリッジを挿抜可能に収容し、当該インクカートリッジの記憶手段と接触する電極が配置されたキャリッジを構成する基台と、前記基台の上面に形成され、前記インクカートリッジのインク供給口と係合するインク導入部材と、前記インク導入部材を介してインクの供給を受けるとともに、前記基台の裏面に固定された電気接続部材にフレキシブルケーブルを介して接続されたインクジェット記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、前記基台の上面に前記インク導入部材を取囲むように形成された垂直壁と、前記インク導入部材に対して前記電極とは反対側の前記垂直壁の、前記電気接続部材から離れた位置に形成されたインク排出口と、前記基台の上面の前記電気接続部材から離れた領域を開放口とするように前記インク排出口の出口側を囲んで前記開放口にインクを誘導するように前記基台の上面に形成されたリブとを備えている。
【０００６】
【作用】
インクカートリッジから漏れ出したインクは、垂直壁に囲まれた領域に収容される。収容し切れないインクは、インク排出口からリブに囲まれた領域に流れ出す。インクはリブにより電気接続部材から離れた領域に導かれる。
【０００７】
【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（イ）、（ロ）、及び図２（イ）乃至（ニ）は、それぞれ本発明のインクジェット記録装置に装着されるインクカートリッジの一例を示すものであって、カートリッジ１は、一方の面が開口した扁平な矩形状の有底箱型の容器本体２と、この開口を封止する蓋体３とを主体として構成されている。挿入方向の先端側、この実施例では底面の、長手方向の一方に偏するようにインク供給口４が、上部の側方にはそれぞれ係止部材５、６が容器本体２と一体に形成されている。
【０００８】
インク供給口側に偏して位置する係止部材５は、挿入方向の先端側、この実施例では下端側を回動支点５ｂとし、かつ上部が外側に拡開可能に形成されている。
【０００９】
またインク供給口側の係止部材５の下部には記憶手段７が設けられ、他方の係止部材６の下部にはバルブ収容室８が形成されている。インク供給口４の近傍で、かつ容器の中央領域側にはカートリッジの挿抜方向に延び、かつ少なくとも先端側が開口したスリット部９が形成されている。
【００１０】
一方、インクカートリッジが装着される本発明の記録装置を構成するキャリッジ１００は、図３に示したように底面に記録ヘッド１０１を設けるとともに、記録ヘッド１０１に連通するインク供給針１０２を設けて構成されている。インク供給針１０２が設けられている領域から離れた領域には押圧部材、この実施例では板バネ１０３が設けられ、またインク供給針１０２との間に位置決め用の凸片１０４がインクカートリッジの挿抜方向に延出形成されている。また、インク供給針１０２の側の側壁１０５には電極１０６が配置され、その上部に係止部材５の突起５ａと係合する凹部１０７が形成されている。
【００１１】
このような構造を採ることにより、図４（I）に示したようにインク供給口４を奥側として挿入し、板バネ１０３に抗して押え込むと、スリット部９が凸片１０４に規制されるため、一方に偏して設けられた板バネ１０３によりインク供給口４の側が下方となるように回転力（図中、矢印Ａ）を受けるとしても、姿勢が規定の挿抜方向、この実施例では上下方向に平行となるように規制される。
【００１２】
さらにカートリッジ１をバネ１０３に抗して押し込むと、図４（II）に示したように係止部材５の突起５ａが、係止部材５の全体の弾性に抗して凹部１０７に落ち込んで係合する。これにより係止部材５を把持している指に明確なクリック感が伝わり、ユーザは、カートリッジがキャリッジ１００に確実に装着されたことを判定できる。
【００１３】
装着された状態では、カートリッジ１の記憶手段７が設けられている面が、係止部材５の突起５ａにより挿抜方向の位置を規制されてバネ１０３による付勢力（図中、矢印Ａの力）によりキャリッジ１００の電極１０６に押し付けられているため、印刷時の振動に関わりなく、確実にコンタクトを維持する。
【００１４】
一方、交換等によりインクカートリッジ１をキャリッジ１００から取り外す場合には、係止部材５を容器本体２側に弾圧すると、係止部材５の突起５ａが凹部１０７から離れるからカートリッジ１は、バネ１０３の付勢力によりガイド片１０４にガイドされてインク供給針１０２に平行に移動し、インク供給針４に曲げ力などを作用させることなく取り外される。
【００１５】
図５、図６は、同上インクカートリッジを構成する容器本体２に形成された流路の一実施例を示すものであって、容器本体２は、略水平方向、より詳細にはインク供給口４の側が若干下方となるように延びる壁１０により上下に分割されている。
下部領域には第１インク収容室１１が、また上部は、壁１０を底面とするように容器本体２の壁１２と一定の間隙を持たせて大気連通路１３を形成するように枠部１４により区画されている。枠部１４は、底部に連通口１５ａが形成された垂直な壁１５により分割され、一方の領域を第２インク収容室１６として、また他方の領域を負圧発生手段収容部を兼ねる第３インク収容室１７として形成されている。
【００１６】
第２インク収容室１６に対向する領域には、第２インク収容室１６と容器本体２の底面２ａとを接続する吸い上げ流路１８が形成されている。吸い上げ流路１８は、記録ヘッドでのインク消費量に対応できる程度の断面積に形成され、その下端に第１インク収容室１１に開口し、かつ毛細管力によりインクを保持できる吸い込み口１８ａが、また上端が第２インク収容室１６の底部に連通するように流出口１８ｂが開口するように形成されている。
【００１７】
吸い上げ流路１８の下部に連通口１９ａ、１９ｂを備えた壁１９が形成されている。またこの吸い上げ流路１８に対向する箇所には容器本体２に外部からインクの注入のための複数の開口２０、２１が形成されている。この吸い上げ流路１８は、容器本体２の表面に凹部１８ｃ（図７）を形成し、この凹部１８ｃを遮気性のフィルムにより封止することにより構成されている。
【００１８】
第３インク収容室１７は、枠部１４の上面１４ａと一定の間隙を隔てて壁２２により、また第４インク収容室２３は壁２６により区画されている。壁２２に連続して差圧弁２５（図８）とフィルタ５５を収容する領域が壁２４により区画され、さらに厚み方向の一方の側に差圧弁収容室３３（図７）を、また他方の側にフィルタ室３４を形成するように壁２５により区画されている。壁２５にはフィルタを通過したインクをフィルタ室３４と背腹関係に形成された差圧弁収容室３３に導く貫通穴２５ａが設けられている。
【００１９】
壁２４の下部には壁１０との間に連通口２６ａを備えた区画壁２６が、また枠部１４との間には下部に連通口２７ａを備えた区画壁２７を設けてインク流路２８が形成されている。インク流路２８の上部は、貫通穴２９を介してカートリッジ１の表面側に連通している。
【００２０】
この貫通穴２９は、図６に示したように壁２７に連続するように形成された壁３０により分離され、図７に示したようにその凹部３０ａを介してフィルタ室３４の上部に連通されている。より詳細には、貫通穴２９は凹部３０ａを介して壁３０、２４、２２により区画された領域３１に連通し、フィルタ室３４を区画する壁２４の上部の連通口２４ａを介してフィルタ室３４の上部に連通されている。
【００２１】
差圧弁収容室３３の下部とインク供給口４とは、図７に示したように表面に形成された凹部３５と、この凹部３５を覆う遮気性フィルムとからなる流路により接続されている。なお、図中符号３５ａは、インク供給口側に入り込んだ深部を示す。
【００２２】
また、容器本体２の表面には、可及的に流路抵抗が高くなるように蛇行する細溝３６と、これの周囲に幅広の溝３７と、第２インク収容室１６に対向する領域に矩形状の凹部３８が形成されている。矩形状の凹部３８にはさらに一段下がった位置に枠部３９とリブ４０が形成され、これらに撥インク性と通気性とを備えた通気性フィルムを張設して大気通気室が区画形成されている。凹部３８の底面には貫通穴４１が形成され、第２インク収容室１６の壁４２で区画された細長い領域４３（図５）に連通されている。また凹部３８の、通気性フィルムよりも表面側の領域で細溝３６が連通されている。領域４３の他端は貫通穴４４、連通用の溝４５、及び貫通穴４６を介してバルブ収容室８に連通されている。図７（ロ）に示したように領域４３の他端は貫通穴４４、連通用の溝４５、及び貫通穴４６を介してバルブ収容室８に連通されている。
【００２３】
バルブ収容室８の、カートリッジ挿入側の先端、この実施例では図６に示したように下部に窓８ａが形成されて開放されていて、記録装置本体のキャリッジ１００に設けられた複数の識別片１１０、１１１、１１２（図３）及びバルブ作動杆が進入可能な後述する識別ブロックが装着されている。
【００２４】
図８は、前述の第３インク収容室１７の断面構造を示すものであって、差圧弁収容室３３には、バネ５０とエラストマー等の弾性変形可能な材料により構成され、中心に貫通穴５１を備えた膜弁５２が収容されている。膜弁５２はその周囲を環状の厚肉部５２ａと、この厚肉部５２ａと一体的に形成された枠部５４とを備え、この枠部５４を介してカートリッジ本体に固定され、またバネ５０は、一端を膜弁５２のバネ受け部５２ｂに、他端を収容室の蓋体５３のバネ受け部５３ａに支持されている。
【００２５】
なお、図中符号５５はフィルタ室３４に設けられたフィルタを、また符号５６、５７は、容器本体２の表面、及び開口面側に貼付された遮気性フィルムをそれぞれ示す。フィルム５６は、図６における枠部１０、１４、壁１５、２２、２４、２６、２７、３０、及び４２に溶着等により接着されている。
【００２６】
このような構成により、フィルタ５５を通過したインクは、インク流通口２５ａを通過して膜弁５２に阻止される。この状態でインク供給口４の圧力が低下すると、膜弁５２がバネ５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れるため、貫通穴５１を通過し、凹部３５により形成された流路を経由してインク供給口４に流れ込む。
【００２７】
インク供給口４のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２がバネ５０の付勢力に負けて弁座部２５ｂに弾接され、インクの流通が遮断される。このような動作を繰返すことにより一定の負圧を維持しながらインクをインク供給口４に排出することができる。
【００２８】
図９は、大気連通用のバルブ収容室８の断面構造を示すものであって、バルブ収容室８を区画する壁には貫通穴６０が穿設され、ここにゴム等の弾性部材により構成された押圧部材６１がその周囲を容器本体２に支持されて移動可能に挿入されている。押圧部材６１の進入側の先端には、下端を突起６３により固定され、中央部を突起６４により規制された板バネなどの弾性部材６２に支持され、貫通穴６０に常時付勢された弁体６５が配置されている。
【００２９】
また押圧部材６１の他面には図１０に示したような識別ブロック７０が位置するように装着されている。
識別ブロック７０は、爪７０ａ、７０ｂによりカートリッジの凹部８０（図７）に固定される基体に、カートリッジの挿入方向に平行で、かつカートリッジの一定の幅をもった複数、この実施例では３本の溝７１、７２、７３を形成し、また１つの溝７２にはインクカートリッジの挿入方向側、この実施例では下端が押圧部材６１を押圧するためのアーム７４を形成して構成されている。各溝７１、７２、７３は、その奥行きを複数の識別片の挿通が可能な程度に設定されていている。
【００３０】
アーム７４は、若干内側に位置するように回動支点７４ａにより回動可能で、かつ引き抜き側、この実施例では上部側が作動杆１１３（図１３）の進入路に斜めに突出するように構成されている。
また、それぞれの溝７１乃至７３には、キャリッジ１００の識別片１１０、１１１、１１２の先端に対向するように突出部７１ａ、７２ａ，７３ａが形成されている。
【００３１】
このような構成により、アーム７４の位置を一定とする一方、これら突出部７１ａ、７２ａ、７３ａの位置を図１１（イ）（イ’）乃至（ヘ）（ヘ’）に示したように、また対応して識別片１１０、１１１、１１２の先端の位置を、カートリッジのインクの種類に対応させて設定するすることにより、カートリッジの誤装着を防止することができる。これら突出部７１ａ、７２ａ、７３ａの位置は、カートリッジの挿抜方向だけではなく、カートリッジの厚み方向の位置を変えることにより、３次元的な配列構造を採ることが可能となり、識別領域形成面積の拡大を招くことなく多くのインク種を識別することができる。
【００３２】
図１２、図１３は、本発明の記録装置を構成するキャリッジの一実施例を示すものであって、複数個、この実施例ではブラック、及びカラーインク用のカートリッジが装着可能に構成されている。
すなわち、一側側に若干幅広の第１の装着領域１２０を設け、これに隣り合うように同一幅の第２乃至第４の装着領域１２１乃至１２３が、両端のリブ１２４〜１２６、リブ１２７〜１２９により区画されている。
【００３３】
各カートリッジの装着領域には、図３に基づいて説明したように、記録ヘッド１０１に連通するインク供給針１０２が設けられ、インク供給針１０２が設けられている領域から離れた領域には押圧部材、この実施例では板バネ１０３が設けられ、またインク供給針１０２との間に位置決め用の凸片１０４がカートリッジの挿抜方向に延出形成されている。
【００３４】
また、インク供給針１０２の側の側壁１０５には電極１０６が配置され、その上部には係止部材５の突起５ａと係合すると係合する凹部１０７が形成されている。特に電極１０６が配置された側の壁には、係止部材５の両側の側面と係合してカートリッジの挿入時のガイド部材の機能を果たす凹部１０７’が形成されている。
【００３５】
この実施例では、位置決め用の凸片１０４は、図１４（イ）に示したようにカートリッジの表面に平行に延びる側部１０４ａが形成され、位置決めの確実性と、薄くて長い凸片１０４の強度を確保するように構成されている。これに対応するようにインクカートリッジのスリット部９は、カートリッジの挿入方向の先端が、図１４（ロ）に示したように少なくとも側部１０４ａに対向する領域に凹部９ａが形成されていて表面側に延出されている。
【００３６】
インク供給針１０２の周囲には、インクカートリッジのインク供給口４を挟むように形成された断面「コ」の字状のリブ４ａ、４ａと係合するリブ１０２ａが形成されていて、これらリブによりインク供給口４にインク供給針１０２が挿通された状態に保持することができる。
【００３７】
ところで、幅広とされた装着領域１２０に装填されるインクカートリッジは、基本的には図２乃至図９に示した第２及び第４の装着領域に装填されるインクカートリッジと同様の構造に構成されるものではあるが、容器本体２’は、開口面の形状は同一で、その深さＷだけ大きくなるように構成されている。これにより、容器本体２’の深さＷを変更するだけで収容可能なインク量を増加することができる。
【００３８】
そして、インク供給口４’、記憶手段７’は、その配列中心が、他のカートリッジと同様に容器本体２の表面、つまり底から一定の位置Ｗ１となるように設定されている。なお、識別ブロック７０’は、容器本体２’の表面側に装着されているから、当然に同一の位置に配置されることになる。
【００３９】
また、係止部材５’、６’は、装填時にインク供給口４’に確実に押圧力が作用するように、インク供給口４’と同様に容器本体２’の側に偏して配置されている。
また、容器本体２に貼付される装飾用フィルム１３０（図１６（イ））のインク注入口２０、２１’に対向する領域に舌部１３０ａを形成し、図１６（ロ）に示したように舌部１３０ａをインク吸入口２０’、２１’を封止してもよい。
【００４０】
図１７、図１８は、上述したキャリッジを構成するインク供給針近傍の底部を構成する基台１３９の一実施例を示すものであって、キャリッジ１００のカートリッジ収容領域の底面にはインク供給針１０２’、１０２、及びフィルタ１４０’、１４０が装填される凹部１４１’、１４１が形成されている。
またキャリッジの裏面には連結部材１４８、回路基板１５１、ヘッドケース１５５、記録ヘッドを構成する流路ユニット１５６を順番に積層し、窓１５７ａを備えた導電材料、例えば金属をプレス加工した枠体１５７を填めてネジ１５８によりキャリッジ１００に固定されている。
【００４１】
連結部材１４８は、耐インク性を備えたゴム等のシート状弾性部材に、インク流路１４２’、１４２の先端と気密的に係合する貫通孔を有するテーパ状凸部１４３’、１４３を形成して構成されている。
回路基板１５１は、凸部１４３’、１４３を露出させる貫通孔１４５’、１４５、ＦＰＣ１４４を引出す窓１４６が設けられ、コネクタ１４７、１５０を固定して構成されている。
ヘッドケース１５５は、フレキシブルケーブル１４４により回路基板１５１に接続される圧電振動子ユニット１５２を収容室１５３に収容するととともに、流路ユニット１５６にインクを供給するインク流路１５４’、１５４を形成して構成されている。
【００４２】
図１９（イ）、（ロ）は、上述の基台１３９を拡大して示すものであって、インク供給針１０２’、１０２の装着用の凹部１４１’、１４１の周囲を取囲むように壁１６０が形成され、これの外側には一端が回路基板１５１のコネクタ１４７、１５０とは反対側に遠ざかるように延長された「Ｌ」字状のリブ１６１が形成されている。
【００４３】
リブ１６１に取囲まれた側の壁１６０には、最も深い位置まで延びる窓、または切欠き１６２が、また壁１６０の他の面にはこの切欠き１６２これよりも浅い切欠き１６３が形成されている。
またリブ１６１の先端１６１ａに隣接するように段差部１６５が形成され、環状のリブ１６６により取囲まれた貫通孔１６７が穿設されている。この貫通孔１６７は、基台１３９の裏面でリブ１６８により取囲まれ、図示しないインク収容部材に連通される。
【００４４】
このような構成により、インクカートリッジの引き抜き等によりインクが大量に漏れ出した場合には、壁１６０により外部への流出が防止される。それでも収容し切れないインクは、最も深い凹部１６２の位置から漏れ出す。凹部１６２から漏れ出したインクはリブ１６１により形成された流路を流れ、コネクタ１４７、１５０から最も離れた貫通孔１６７の位置に漏れ出したインクが導かれる。貫通孔１６７を出たインクは、リブ１６８により他の領域への広がりを阻止され、確実にインク収容部材に流れ込む。これにより、電気接続部を構成するコネクタ１４７、１５０へのインクの流れ込みを確実に防止して、短絡や、また腐食等による印刷不能といった事故を防止することができる。
【００４５】
なお、上述の実施例においては、負圧発生手段として差圧弁を使用したインクカートリッジを装着する場合について説明したが、スポンジ等の多孔質材にインクを含浸させ、細孔の毛細管力により負圧を維持するインクカートリッジを使用する場合にでも同様の作用を奏することは明らかである。
また上述の実施例においては、単一のキャリッジに複数のインクカートリッジを収容する場合について説明したが、単一のインクカートリッジを収容するキャリッジに適用しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクカートリッジから漏れ出したインクを垂直壁に囲まれた領域に収容する一方、収容し切れないインクは、インク排出口からリブに囲まれた領域に流れ出すが、電気接続部材から離れた領域に導いて電気接続部材に流れ込むのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインクジェット記録装置に装着されるインクカートリッジの一実施例の表裏の外観を示す図である。
【図２】図（イ）乃至（ニ）は、それぞれ同上インクカートリッジの上面図、正面図、底面図、及び側面図である。
【図３】同上インクカートリッジが装着されるキャリッジの一実施例を示す断面図である。
【図４】図（I）、（II）は、それぞれインクカートリッジをキャリッジに装着する過程を示す図である。
【図５】同上インクカートリッジを構成する容器本体の底面の構造を示す斜視図である。
【図６】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上インクカートリッジを構成する容器本体の開口面の構造を示す正面図である。
【図７】図（イ）は同上インクカートリッジを構成する容器本体の表面の構造を示す斜視図であり、また図（ロ）は、連通用の溝に形成された貫通孔を示す図である。
【図８】負圧発生手段収容室の断面構造を拡大して示す図である。
【図９】大気連通用のバルブ収容室の断面構造を拡大して示す図である。
【図１０】図（イ）、（ロ）は、それぞれ識別用ブロックの一実施例を示す斜視図と正面図である。
【図１１】図（イ）（イ’）乃至（ヘ）（ヘ’）は、それぞれ識別ブロックによる識別可能な凸部の形態を示す斜視図と正面図である。
【図１２】複数のインクカートリッジを収容できるように構成されたキャリッジの一実施例を示す斜視図である。
【図１３】同上キャリッジの向きを変えて示す斜視図である。
【図１４】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上キャリッジのインク供給針の近傍、及びインクカートリッジのインク供給口の近傍を拡大して示す図である。
【図１５】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ同上インクカートリッジの他の実施例を示す斜視図と底面図である。
【図１６】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上インクカートリッジのインク注入口の構造を示す図である。
【図１７】本発明の記録装置を構成するキャリッジの一実施例を示す組立斜視図である。
【図１８】同上キャリッジを構成する基体に記録ヘッドを取り付けた状態での裏面の構造を示す図である。
【図１９】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上基体の表裏の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ カートリッジ
４、４’ インク供給口
５、６、５’、６’ 係止部材
１００ キャリッジ
１０１ 記録ヘッド
１０２、１０２’ インク供給針
１２１〜１２３ 装着領域
１３９ 基台
１４７、１５０ コネクタ
１４８ 連結部材
１５１ 回路基板
１５２ 圧電振動子ユニット
１５５ ヘッドケース
１５６ 流路ユニット
１５７ 枠体
１６０ 壁
１６１ リブ
１６２〜１６４ 切欠き
１６５ 段差部
１６６ リブ
１６７ 貫通孔

Claims (1)

1. インクカートリッジを挿抜可能に収容し、当該インクカートリッジの記憶手段と接触する電極が配置されたキャリッジを構成する基台と、前記基台の上面に形成され、前記インクカートリッジのインク供給口と係合するインク導入部材と、前記インク導入部材を介してインクの供給を受けるとともに、前記基台の裏面に固定された電気接続部材にフレキシブルケーブルを介して接続されたインクジェット記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、
   前記基台の上面に前記インク導入部材を取囲むように形成された垂直壁と、
   前記インク導入部材に対して前記電極とは反対側の前記垂直壁の、前記電気接続部材から離れた位置に形成されたインク排出口と、
   前記基台の上面の前記電気接続部材から離れた領域を開放口とするように前記インク排出口の出口側を囲んで前記開放口にインクを誘導するように前記基台の上面に形成されたリブと、
   を備えたインクジェット記録装置。

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