JP4608730B2

JP4608730B2 - Inkjet printer and head cartridge thereof

Info

Publication number: JP4608730B2
Application number: JP2000126271A
Authority: JP
Inventors: 慎二萱場; 厚志中村; 滋義平島; 真人安藤; 伸一堀井; 洋徳永
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2001301199A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの液滴を吐出して文字や画像等を記録するインクジェットプリンタに関し、特にほぼ印画用紙幅を有するラインヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、プリントヘッドに並んで設けた微細なインク吐出手段からインク液滴を吐出して記録媒体である例えば用紙に着弾させ、ドットでなる文字や画像等を記録する方式のプリンタであり、記録速度が高速で、記録コストが安価であり、カラー化が容易であると共に、騒音が少なく、比較的容易に小型化されるという特徴があり、近年特に市場規模が成長している。
【０００３】
このインクジェット方式のプリンタは、簡便さや汎用性からオフィス環境や一般家庭で使用されることが多い。このため、使用されるインク量が少ないことから、一般的にはプリンタ内に設置されたインクタンク内にインクが保持されている。
このインクタンクとインク吐出手段であるインクジェット吐出ヘッドは、フレキシブルチューブ等で連結されている場合もあるが、多くの場合、一体的に構成されている。
また、インクタンクとヘッドが一体的な構造であるものには、インク吐出ができない場合即ちインク量が不足した場合のインク補充方法として、インクタンクとヘッドが分離可能に構成されていて、インク量が少なくなったインクタンクのみをインクが充填されたインクタンクと交換するタイプや、インクタンクとヘッドが一体のカートリッジとして構成されていて、インク量が不足してインクの吐出ができなくなった場合、インク補充のためにカートリッジ全体を交換するタイプのものがある。
【０００４】
ところで、上述した何れのインクタンク方式においても、大きくインクジェットプリンタでは、インクがインク吐出手段から漏れることを防止するために、インクがインクタンク内で大気圧以下の圧力で保持されている。
大気圧以下の圧力に保持する方法、即ちインクタンク内負圧発生方法としては、例えば、特開昭６３−８７２４２号に開示されているように、発泡多孔体を利用した毛細管力による方法がある。この方法は、インクタンク内に発泡多孔体を保持しておく必要があることから、インクタンクの容積に比較してインクの保持量が少なくなってしまうと共に、インクの消費量によって毛細管の表面積が変化することから、負圧が変化して、インク吐出手段のインク面が変動してしまうという問題があった。
【０００５】
これに対して、例えば特開平７−２０５４４３号においては、インクを柔軟な袋内に密閉し、その袋をバネを利用して大気側に拡げて負圧を維持するインクタンクの構造が開示されている。この構造によれば、インクタンクの容積に対して、発泡多孔体を利用した場合より多量のインクを保持することが可能であり、インクの消費量に対する負圧の変化が少ないので、多色のインクタンク構造が比較的容易に構成されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近の環境問題・エコロジーの観点から、プリンタヘッドのインク再充填・ヘッド再利用や、設置場所をできるだけ限定しないインクジェットプリンタを考慮する必要がある。この場合、インク充填済みヘッド及びこれを備えたプリンタの移送，さらにはプリンタのインク充填済みヘッドの交換等、ヘッドの姿勢が変化する状況においては、吐出手段のインク面を保持するための負圧変動が発生するため、吐出手段がインクを保持できる圧力以上の圧力が加わると、インク吐出手段からインクが漏れてしまうことがある。
【０００７】
さらに、多数のインク吐出手段を備えたヘッド、特に印画される用紙幅とほぼ同じ吐出範囲を有するヘッド（以下、ラインヘッドという）や、このようなヘッドを備えたインクジェットプリンタにおいては、ヘッドの姿勢変化によるインク吐出手段の圧力変動が従来のシリアルヘッドの場合と比較して、特にヘッドの長手方向に関して大きくなるという、ラインヘッド固有の問題を有している。
【０００８】
このような問題に対して、前述したインクタンク構造においては、特にヘッドの長手方向を上下方向にした場合に、インク吐出手段からのインク漏れが発生することがあり、特にこの状態から衝撃が加えられると、より多量のインクがインク吐出手段から漏れてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、特にラインタイプのヘッドにおいても、ヘッドの姿勢変化によってヘッドのインク吐出手段からのインク漏れが発生しないようにした、インクジェットプリンタ及びそのヘッドカートリッジを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、インクジェット方式のラインヘッドと、上記ラインヘッドの互いに異なる色のインクを吐出するために設けられた、各色の一ライン分のインク吐出手段に対して、それぞれ連結された複数のインク保持容器とを備えており、インク保持容器は、上記ライン毎に１つ設けられ、上記各インク保持容器には、インク吐出手段の長手方向に並んだ複数個のノズルに関して、複数に分割されたグループ毎に横内壁、縦内壁で区画した外筐が上記グループ毎に設けられ、上記各インク保持容器は、上記外筐と、この外筐内に設けられ、上記インクを収容する袋との二重構造であり、上記外筐と上記袋との間にバネ部材が設けられているインクジェットプリンタのヘッドカートリッジにより達成される。
【００１１】
請求項１の構成によれば、１ライン分を構成するインク吐出手段の長手方向に並んだ複数個のノズルが、長手方向に関して複数個のグループに分割され、１ライン分のインク吐出手段に対してインク保持容器が１つ連結されており、そのインク保持容器内の上記グループ毎に形成された外筐と、この外筐内に設けられ、インクを収容する袋との二重構造になっており、外筐と袋との間にバネ部材が設けられていることによって、ヘッドまたはプリンタ移送等の際に、ヘッドの姿勢が変化したとしても、インク吐出手段のノズルにおける負圧の圧力変動が抑制されることになり、インク吐出手段からのインク漏れが防止されることになる。
【００１２】
また、ヘッドの姿勢変化によるインク吐出手段におけるインクの圧力変動が抑制されることにより、インク吐出に最適なインク圧力が容易に維持されるので、特に印画開始時におけるインクの吐出安定性が得られることになる。
さらに、ラインヘッドであっても、ヘッド姿勢が頻繁に変化する例えば携帯型のインクジェットプリンタやインク再充填時にヘッド毎交換する構成を容易に実現することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記ヘッドが、各色に対して、記録媒体の送り方向に並んだ複数個の前記インク吐出手段を有していることを特徴とする。
請求項２の構成によれば、複数個のインク吐出手段を記録媒体の送り方向に並べることによって、容易にカラーラインプリンタを構成することができる。
【００１４】
また、上記目的は、請求項３の発明によれば、インクの液滴を吐出して、記録媒体に記録するためのラインヘッドを備えたインクジェットプリンタであって、上記ラインヘッドのヘッドカートリッジが、インクジェット方式のラインヘッドと、上記ラインヘッドの互いに異なる色のインクを吐出するために設けられた、各色の一ライン分のインク吐出手段に対して、それぞれ連結されたインク保持容器とを備えており、上記インク保持容器は、ライン毎に１つ設けられ、上記各インク保持容器内には、上記インク吐出手段の長手方向に並んだ複数個のノズルに関して、複数に分割されたグループ毎に横内壁、縦内壁で区画した外筐が上記グループ毎に複数設けられ、上記各インク保持容器は、上記外筐と、この外筐内に設けられ、上記インクを収容する袋との二重構造であり、上記外筐と上記袋との間にバネ部材が設けられている、インクジェットプリンタにより、達成される。
【００１５】
請求項３の構成によれば、インク吐出手段の長手方向に並んだ複数個のノズルが、長手方向に関して複数個のグループに分割され、１ライン分の吐出手段に対してインク保持容器が１つ連結されており、そのインク保持容器内の上記グループ毎に形成された外筐と、この外筐内に設けられ、インクを収容する袋との二重構造になっており、外筐と袋との間にバネ部材を設けていることによって、プリンタ移送等の際に、ヘッドの姿勢が変化したとしても、各インク吐出手段のノズルにおける負圧の圧力変動が抑制されることになり、インク吐出手段からのインク漏れが防止されることになる。
【００１６】
また、ヘッドの姿勢変化によるインク吐出手段におけるインクの圧力変動が抑制されることにより、インク吐出に最適なインク圧力が容易に維持されるので、特に印画開始時におけるインクの吐出安定性が得られることになる。
さらに、ラインヘッドであっても、ヘッド姿勢が頻繁に変化する例えば携帯型のインクジェットプリンタやインク再充填時にヘッド毎交換する構成を容易に実現することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、上記ヘッドが、各色に対して、それぞれ給紙方向に垂直な方向に並んだ複数個のインク吐出手段を有していることを特徴とする。
請求項４の構成によれば、複数個のインク吐出手段を長手方向に並べることによって、容易にカラープリンタを構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１９】
（プリンタ全体構成）
図１は、本発明のインクジェットプリンタの実施形態の全体構成を示す一部断面斜視図、図２は、その断面側面図である。
このインクジェットプリンタ１００は、インクの液滴を吐出する駆動素子として図示しない発熱素子を有し、用紙Ｐの略幅寸法の記録範囲を有し、インクの液滴の数でドットの径の変調を行うＰＮＭ（ＰｕｌｓｅＮｕｍｂｅｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式の変調機能を有するラインヘッド１２０を備えている。
【００２０】
インクジェットプリンタ１００は、筐体１１０内に、ラインヘッド１２０、紙送り部１３０、給紙部１４０、ペーパトレイ１５０、電気回路部１６０等が配設された構成となっている。
筐体１１０は、直方体状に形成されており、一端側面には用紙Ｐの排紙口１１１が設けられ、他端側面にはペーパトレイ１５０のトレイ出入口１１２が設けられている。ラインヘッド１２０は、ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の４色分のヘッド部を備えており、後述するノズルが下方を向くようにして排紙口１１１側の端部上方に配設されている。
つまり、このラインヘッド１２０は、後述するように、上記各色毎に形成された、長い形態のインク吐出手段が、用紙の送り方向に、この場合４つ並べて構成されている。
【００２１】
紙送り部１３０は、紙送りガイド１３１、紙送りローラ１３２、１３３、紙送りモータ１３４、プーリ１３５、１３６、ベルト１３７、１３８を備えており、排紙口１１１側の端部下方に配設されている。紙送りガイド１３１は、平板状に形成されており、ラインヘッド１２０の下方に所定の間隔をあけて配設されている。各紙送りローラ１３２、１３３は、互いに接触した一対のローラでなり、紙送りガイド１３１の両側、即ちトレイ出入口１１２側と排紙口１１１側に配設されている。紙送りモータ１３４は、紙送りガイド１３１の下方に配設されており、プーリ１３５，１３６とベルト１３７，１３８を介して各紙送りローラ１３２、１３３に連結されている。
【００２２】
給紙部１４０は、給紙ローラ１４１、給紙モータ１４２、ギヤ１４３を備えており、紙送り部１３０に対しトレイ出入口１１２側に配設されている。給紙ローラ１４１は、略半円筒形状に形成されており、トレイ出入口１１２側の紙送りローラ１３２に近接して配設されている。給紙モータ１４２は、給紙ローラ１４１の上方に配設されており、ギヤ１４３を介して給紙ローラ１４１に連結されている。
【００２３】
ペーパトレイ１５０は、例えばＡ４サイズの用紙Ｐを複数枚重ねて収納可能な箱状に形成され、底面の一端部には、ばね１５１で係止された紙支え１５２が設けられており、給紙部１４０の下方からトレイ出入口１１２にかけて配設されている。電気回路部１６０は、各部の駆動を制御する部位であり、ペーパトレイ１５０の上方に配設されている。
【００２４】
このような構成において、その動作例を説明する。
使用者は、インクジェットプリンタ１００の電源を入れた後、ペーパトレイ１５０をトレイ出入口１１２から引き出し、ペーパトレイ１５０内に所定枚数の用紙Ｐを収納して押し入れる。すると、ばね１５１の作用により紙支え１５２が用紙Ｐの一端部を持ち上げ、給紙ローラ１４１に押し付ける。そして、給紙モータ１４２の駆動により給紙ローラ１４１が回転し、１枚の用紙Ｐをペーパトレイ１５０から紙送りローラ１３２へ送り出す。
【００２５】
続いて、紙送りモータ１３４の駆動により各紙送りローラ１３２、１３３が回転し、紙送りローラ１３２が送り出されてきた用紙Ｐを紙送りガイド１３１へ送り出す。すると、ラインヘッド１２０が所定のタイミングで動作して、ノズルからインクの液滴を吐出して用紙Ｐ上に着弾させ、ドットでなる文字や画像等を記録する。そして、紙送りローラ１３３が送り出されてきた用紙Ｐを排紙口１１１から排紙する。以上の動作を記録が完了するまで繰り返す。
【００２６】
図３乃至図６は、図１のインクジェットプリンタ１００におけるラインヘッド１２０の一色に関するヘッド部の具体的構成を示している。
ラインヘッド１２０のヘッド部１２０ａは、上述したように、一色分に対応した一列分のインク吐出手段１３０を有している。ここで、インク吐出手段１３０は、ヘッド部１２０ａのうち、後述するノズルを含む１ライン分のヘッドチップにより構成されている。
このヘッド部１２０ａは、図３に示すように、ヘッドフレーム１２１を含んでおり、ヘッドフレーム１２１は後述するインクタンク１２２と一体に構成されていると共に、その表面には、スリット状のインク供給孔１２３（図５参照）が形成されており、各インク供給孔１２３の両側に、図４に示すように、それぞれ千鳥状にヘッドチップ１２４が接着されている。
これらのヘッドチップ１２４は、Ｓｉ基盤から構成されており、図４に示すように、チップ上にヒータ１２４ａ，ヒータ駆動のスイッチング回路及びロジック回路（図示せず）、そして接続端子１２４ｂを備えている。
ヒータ１２４ａは、ヘッドチップ１２４上の片側に配設されており、図５に示すように、インクタンク１２２からのインクがインク供給孔１２３を介してヘッドチップ端部から供給され、ヘッドチップ１２４内の流路１２４ｃを通ってノズル（後述）に供給されるようになっている。
【００２７】
ここで、ヘッドフレーム１２１は、例えば樹脂により成形されており、その表面に、上記ヘッドチップ１２４を覆うように、ノズルプレート１２５を備えている。
このノズルプレート１２５は、例えばニッケル，ステンレス鋼等から構成されており、ヘッドチップ１２４の流路１２４ｃにそれぞれ整合するノズル１２５ａ（図３及び図５参照）を備えている。
【００２８】
さらに、ヘッドチップ１２４の接続端子１２４ｂは、フレキシブルプリント基板から成る電気配線１２６により、ヘッドフレーム１２１及びインクタンク１２２の側面を引き回され、インクタンク１２２の一方の側面に設けられた接続端子１２６ａに接続されると共に、インクタンク１２２の他方の端部付近に配設された中継基板１２７に接続されている。
尚、中継基板１２７は、例えば、千鳥状の区画１２２ｂのずれによるデッドスペースに収容されており、例えばヘッド部１２０ａの使用履歴等を記録した回路等を構成している。
これにより、電気配線１２６を介して上記ヒータ１２２ａに駆動電圧が印加されると、ヒータ表面に気泡が発生することにより、インク供給孔１２３から流路１２４ｃを介して対応するノズル１２５ａにてインクが吐出されるようになっている。
【００２９】
ここで、上記各インク供給孔１２３は、それぞれ各ヘッドチップ１２４に対応して、ヘッドフレーム１２１の表面の中心に沿って細長く形成されている。
各インクタンク１２２は、ヘッドチップ１２４毎に、横内壁１２２ａ、縦内壁１２２ｃによって、複数の区画１２２ｂとして仕切られており、各区画１２２ｂは、それぞれフィルタ１２８を介して、対応するヘッドチップ１２４のインク供給孔１２３に連結されている。
ここで、フィルタ１２８は、インクタンク１２２からのゴミやインク成分の凝集物等がノズル１２５ａ側に混入することを防止するようになっている。
【００３０】
各区画１２２ｂにおいて、インクタンク１２２は、それぞれ区画１２２ｂを形成する外壁及び内壁１２２ａ，１２２ｃから成る外筐と、その内側に配設されたインクの個別収容手段である袋１２２ｄとによって二重構造になっている。
この袋１２２ｄは、例えばアルミニウムとポリオレフィンのラミネート構造の可撓性シートから構成されている。
【００３１】
さらに、この袋１２２ｄと外筐と袋１２２ｄとの間には、図５に示すように、バネ部材１２９が配設されている。このバネ部材１２９は、例えばステンレス鋼から構成されていて、袋１２２ｄを外側に拡げるように作用する。これにより、インクタンク１２２の各区画１２２ｂ内の袋１２２ｄには、それぞれバネ部材１２９によって負圧が作用する。
【００３２】
ここで、バネ部材１２９による袋１２２ｄの負圧は、ヘッド部１２０ａの姿勢あるいは外部からの加速度によるノズル１２５ａのインク圧力変動によってもノズル１２５ａからのインク漏れが発生しないように、あらゆるヘッド姿勢でノズル１２５ａのインク圧の絶対値がノズル１２５ａの毛細管力より小さくなるように、また印画時にはインク圧がこの負圧及びノズル１２５ａの毛細管力より小さくなるように、選定されている。
【００３３】
このようにして、図６に示すように、各色毎に、ヘッド部１２０ａは、ヘッドフレーム１２１に対して千鳥状にヘッドチップ１２４，インク供給孔１２３，フィルタ１２６，インクタンク１２２の区画１２２ｂが配設されることにより、ヘッドカートリッジとして、構成されている。
【００３４】
本実施形態によるインクジェットプリンタ１００は、以上のように構成されており、印画を行なう場合には、以下のように動作する。
先ず、インクジェットプリンタ１００の不使用時には、ラインヘッド１２０の各色のヘッド部１２０ａにおけるインクタンク１２２の各袋１２２ｄには、それぞれバネ部材１２９によって負圧が作用するので、袋１２２ｄ内に収納されたインクは、ラインヘッド１２０のヘッド姿勢が変化したとしても、姿勢変化によるノズル１２５ａの圧力差によってインク供給孔１２３からノズル１２５ａを介して外部に漏れるようなことがなく、またバネ部材１２９による負圧がノズル１２５ａの毛細管力による圧力より小さく選定されていることにより、ノズル１２５ａからインクが内側に引き込まれるようなことはない。
【００３５】
この状態から、印画が開始されると、電気配線１２６を介してヘッドチップ１２４のヒータ１２４ａに駆動電圧が印加される。これにより、ヒータ１２４ａ表面に気泡が発生することにより、流路１２４ｃからインク供給孔１２３そしてノズル１２５ａを介してインクが吐出され、インクジェットプリンタ１００の印画動作が行なわれる。
【００３６】
このような構成のインクジェットプリンタ１００によれば、各ヘッドチップ１２４に連結された個々のインクタンクとして作用する袋１２２ｄに関して、それぞれバネ部材１２９によって負圧が加えられているので、プリンタ１００そしてラインヘッド１２０の姿勢が変化して、ヘッド部１２０ａの長手方向が上下方向になったとしても、例えば実際の一つのインクタンクとして作用する各区画１２２ｂの袋１２２ｄに連結された各ヘッドチップ１２４の長手方向両端に対応するノズル１２５ａの高低差は小さいので、各ヘッドチップ１２４の長手方向両端に対応するノズル１２５ａに生ずる圧力差も小さい。
【００３７】
また、プリンタ１００またはラインヘッド１２０あるいはヘッドカートリッジに対して、外部から例えば衝撃等の加速度が加えられた場合に、一つのヘッドチップ１２４に対応する各ノズル１２５ａのインクの圧力の動的変化が小さい。従って、このような高低差や加速度による圧力変動があったとしても、上述したバネ部材１２９による袋１２２ｄ内の負圧によって、これらの圧力変動に抗して、ノズル１２５ａからのインク漏れが抑制される。
【００３８】
図７は、本発明によるインクジェットプリンタのラインヘッドの第二の実施形態を示している。
図７において、ヘッド部１２０ｂは、そのヘッドフレーム１２１及びインクタンク１２２のみが示されており、他の構成は、第１の実施形態と同じである。
ヘッド部１２０ｂは、各区画１２２ｂの間に中空部１２２ｄが設けられると共に、これらの中空部１２２ｄ、そして両端の区画１２２ｂのずれによるデッドスペース１２２ｅがそれぞれインク供給孔１２３を挟んで反対側に隣接する区画１２２ｂと一体に構成されている点でのみ異なる構成になっており、その他の構成は、図３及び図４に示したヘッド部１２０ａとほぼ同様であるから、同じ構成部品には同じ符号を付すことにより、その説明は省略する。
そして、両端の区画１２２ｂにおいては、袋１２２ｄが、区画１２２ｂの内部形状に対応して形成され、あるいはデッドスペースに対応する領域に、漏れたインクを吸収するための吸収体（図示せず）が収容される。
【００３９】
このような構成のヘッド部１２０ｂによれば、図１乃至図６に示したインクジェットプリンタ１００のヘッド部１２０ａと同様に作用すると共に、各区画１２２ｂ内の袋１２２ｄが、図３乃至図６に示した実施形態と比較して、より小型に構成され得、さらにデッドスペース１２２ｅが有効に利用される。
【００４０】
図８は、本発明によるインクジェットプリンタのラインヘッドの第三の実施形態を示している。
図８において、ヘッド部１２０ｃは、図７の場合と同様に、そのヘッドフレーム１２１及びインクタンク１２２のみが示されており、他の構成は、第１の実施形態と同じである。
ヘッド部１２０ｃは、インク供給孔１２３を挟んで反対側にずれて隣接する各対の区画１２２ｂが連通して区画１２２ｆとして構成されていると共に、袋１２２ｄが、これらの連通した区画１２２ｆの内部形状に対応して形成されており、その他の構成は、図３及び図４に示したヘッド部１２０ａとほぼ同様であるから、同じ構成部品には同じ符号を付すことにより、その説明は省略する。
【００４１】
このような構成のヘッド部１２０ｃによれば、図１乃至図６に示したインクジェットプリンタ１００のヘッド部１２０ａと同様に作用すると共に、各区画１２２ｆ内の袋１２２ｄが、それぞれ二つのヘッドチップ１２４に対して設けられていることにより、袋１２２ｄの数が半減することにより、各袋１２２ｄ内のインク消費量の管理が容易になる。
【００４２】
上述した実施形態においては、ヘッドフレーム１２１及びインクタンク１２２のデッドスペース１２２ｅは、中継基板１２７が配設されたり、区画１２２ｂと統合されたり、あるいはそのままデッドスペースとして残っているが、これに限らず、例えばデッドスペースの形状を、異なる形状に切り落とす等により、形状的に各色や方向性を表示するようにしてもよい。
また、上記各実施形態の個別の構成は相互に組み合わせてもよいし、部分的に省略してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、特にラインタイプのヘッドにおいても、ヘッドの姿勢変化によってヘッドのインク吐出手段からのインク漏れが発生しないようにした、インクジェットプリンタ及びそのヘッドカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヘッドカートリッジの一実施形態を備えたインクジェットプリンタの全体構成を示す一部断面斜視図である。
【図２】図１のインクジェットプリンタの断面側面図である。
【図３】図２のインクジェットプリンタのヘッド部の概略斜視図である。
【図４】図２のインクジェットプリンタのヘッド部にヘッドチップを搭載した状態の概略斜視図である。
【図５】図３のヘッド部の垂直断面図である。
【図６】図３のインク吐出手段の構成を説明するための一部拡大断面図である。
【図７】図２のインクジェットプリンタのヘッド部の他の構成を示す概略斜視図である。
【図８】図２のインクジェットプリンタのヘッド部のさらに他の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１００・・・インクジェットプリンタ、１１０・・・・・・筐体、１１１・・・排紙口、１１２・・・トレイ出入口、１２０・・・ラインヘッド、１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ・・・ヘッド部、１２１・・・ヘッドフレーム、１２２・・・インクタンク、１２２ｂ・・・区画、１２２ｃ・・・袋、１２３・・・インク供給孔、１２４・・・ヘッドチップ、１２５・・・ノズルプレート、１２５ａ・・・ノズル、１２６・・・電気配線、１２７・・・中継基板、１２８・・・フィルタ、１２９・・・バネ部材、１３０・・・紙送り部、１３１・・・紙送りガイド、１３２、１３３・・・紙送りローラ、１３４・・・紙送りモータ、１３５、１３６・・・プーリ、１３７、１３８・・・ベルト、１４０・・・給紙部、１４１・・・給紙ローラ、１４２・・・給紙モータ、１４３・・・ギヤ、１５０・・・ペーパトレイ、１５１・・・ばね、１５２・・・紙支え、１６０・・・電気回路部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet printer that records characters, images, and the like by ejecting ink droplets, and more particularly to a line head having a substantially printing paper width.
[0002]
[Prior art]
The ink jet printer is a printer of a system that records ink characters such as dots and images by ejecting ink droplets from fine ink ejecting means provided side by side on the print head to land on a recording medium such as paper. In particular, the market scale is growing in recent years because it has features such as high recording speed, low recording cost, easy colorization, low noise, and relatively small size.
[0003]
Inkjet printers are often used in office environments and general homes because of their simplicity and versatility. For this reason, since the amount of ink used is small, the ink is generally held in an ink tank installed in the printer.
The ink tank and the ink jet discharge head, which is an ink discharge means, may be connected by a flexible tube or the like, but in many cases, are integrally formed.
In addition, when the ink tank and the head have an integrated structure, the ink tank and the head are configured to be separable as an ink replenishment method when ink cannot be ejected, that is, when the ink amount is insufficient. If the ink tank is replaced with an ink tank filled with ink, or the ink tank and the head are configured as an integral cartridge, and the ink volume is insufficient and ink ejection cannot be performed, There is a type in which the entire cartridge is replaced for ink replenishment.
[0004]
By the way, in any of the ink tank systems described above, in an ink jet printer, in order to prevent ink from leaking from the ink discharge means, the ink is held in the ink tank at a pressure lower than atmospheric pressure.
As a method for maintaining the pressure below the atmospheric pressure, that is, a method for generating a negative pressure in the ink tank, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-87242, there is a method based on capillary force using a porous foam. . In this method, since it is necessary to hold the foamed porous body in the ink tank, the amount of ink retained becomes smaller than the volume of the ink tank, and the surface area of the capillary tube depends on the amount of ink consumed. Due to the change, there has been a problem that the negative pressure changes and the ink surface of the ink discharge means fluctuates.
[0005]
In contrast, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-205443 discloses an ink tank structure in which ink is sealed in a flexible bag and the bag is expanded to the atmosphere side using a spring to maintain a negative pressure. ing. According to this structure, it is possible to hold a larger amount of ink with respect to the volume of the ink tank than when the foamed porous body is used, and the change in negative pressure with respect to the ink consumption is small. The ink tank structure can be constructed relatively easily.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, from the viewpoint of recent environmental problems and ecology, it is necessary to consider ink refilling / reuse of the printer head and an ink jet printer that does not limit the installation location as much as possible. In this case, in a situation where the posture of the head changes, such as the transfer of the ink-filled head and the printer including the head, or the replacement of the ink-filled head of the printer, the negative pressure for holding the ink surface of the ejection unit Since fluctuation occurs, if a pressure higher than the pressure at which the ejection unit can hold the ink is applied, the ink may leak from the ink ejection unit.
[0007]
Furthermore, in a head having a large number of ink ejection means, particularly a head having a discharge range substantially the same as the width of paper to be printed (hereinafter referred to as a line head), and an ink jet printer having such a head, the posture of the head There is a problem inherent to the line head in that the pressure fluctuation of the ink ejecting means due to the change becomes larger especially in the longitudinal direction of the head as compared with the case of the conventional serial head.
[0008]
In order to deal with such a problem, in the above-described ink tank structure, particularly when the longitudinal direction of the head is set to the vertical direction, ink leakage from the ink discharge means may occur. When this occurs, there is a problem that a larger amount of ink leaks from the ink discharge means.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention provides an ink jet printer and its head cartridge that prevent ink leakage from the ink ejection means of the head due to a change in the posture of the head, especially in a line type head. Objective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention of claim 1, the object is provided for ejecting ink of different colors from the line head of the ink jet system and the line head. Each color A plurality of ink holding containers connected to one line of ink discharge means are provided. , One ink holding container is provided for each line. Each ink holding container In For each of the groups divided into a plurality of nozzles arranged in the longitudinal direction of the ink discharge means An outer casing divided by a horizontal inner wall and a vertical inner wall is provided for each group. The ink holding containers are Extraordinary This is achieved by an ink jet printer head cartridge having a double structure of a casing and a bag provided in the outer casing and containing the ink, and a spring member provided between the outer casing and the bag. The
[0011]
According to the configuration of the first aspect, the plurality of nozzles arranged in the longitudinal direction of the ink discharge means constituting one line are divided into a plurality of groups in the longitudinal direction. One ink holding container is connected to one line of ink ejection means, Its ink holding container Inside The outer casing formed for each group and a bag that is provided in the outer casing and accommodates ink have a double structure, and a spring member is provided between the outer casing and the bag. Therefore, even if the head posture changes when the head or the printer is transferred, negative pressure fluctuations at the nozzles of the ink discharge means are suppressed, and ink leakage from the ink discharge means is prevented. It will be.
[0012]
In addition, since the ink pressure variation in the ink ejection means due to the change in the posture of the head is suppressed, the optimum ink pressure for ink ejection can be easily maintained, so that the ink ejection stability particularly at the start of printing can be obtained. It will be.
Further, even with a line head, it is possible to easily realize, for example, a portable ink jet printer in which the head posture changes frequently, or a configuration in which each head is replaced when ink is refilled.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the head has a plurality of the ink discharge means arranged in the feeding direction of the recording medium for each color.
According to the second aspect of the present invention, a color line printer can be easily configured by arranging a plurality of ink ejection means in the recording medium feeding direction.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet printer including a line head for discharging ink droplets to record on a recording medium, wherein the head cartridge of the line head comprises: An inkjet line head and the line head were provided for discharging different color inks. Each color For one line ink An ink holding container connected to each of the discharge means; , One ink holding container is provided for each line, Ink holding container The above For each of the groups divided into a plurality of nozzles arranged in the longitudinal direction of the ink discharge means Multiple outer casings divided by horizontal inner walls and vertical inner walls are provided for each group. The ink holding containers are Extraordinary This is achieved by an ink jet printer having a double structure of a housing and a bag provided in the outer housing and containing the ink, and a spring member provided between the outer housing and the bag. .
[0015]
According to the configuration of claim 3, the plurality of nozzles arranged in the longitudinal direction of the ink discharge means are divided into a plurality of groups with respect to the longitudinal direction, One ink holding container is connected to the ejection means for one line, Its ink holding container Inside The outer casing formed for each group and the bag that is provided in the outer casing and contains the ink have a double structure, and a spring member is provided between the outer casing and the bag. Even when the posture of the head changes during printer transfer, negative pressure fluctuations at the nozzles of each ink discharge means are suppressed, and ink leakage from the ink discharge means is prevented. Become.
[0016]
In addition, since the ink pressure variation in the ink ejection means due to the change in the posture of the head is suppressed, the optimum ink pressure for ink ejection can be easily maintained, so that the ink ejection stability particularly at the start of printing can be obtained. It will be.
Further, even with a line head, it is possible to easily realize, for example, a portable ink jet printer in which the head posture changes frequently, or a configuration in which each head is replaced when ink is refilled.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the head has a plurality of ink discharge means arranged in a direction perpendicular to the paper feeding direction for each color. .
According to the configuration of the fourth aspect, a color printer can be easily configured by arranging a plurality of ink discharge means in the longitudinal direction.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these forms.
[0019]
(Whole printer configuration)
FIG. 1 is a partially sectional perspective view showing the overall configuration of an embodiment of an ink jet printer of the present invention, and FIG. 2 is a sectional side view thereof.
This ink jet printer 100 has a heating element (not shown) as a driving element for ejecting ink droplets, has a recording range of a substantially width dimension of the paper P, and modulates the dot diameter by the number of ink droplets. A line head 120 having a PNM (Pulse Number Modulation) type modulation function is provided.
[0020]
The inkjet printer 100 has a configuration in which a line head 120, a paper feeding unit 130, a paper feeding unit 140, a paper tray 150, an electric circuit unit 160, and the like are arranged in a housing 110.
The casing 110 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and a paper discharge port 111 for the paper P is provided on one side surface, and a tray inlet / outlet 112 for the paper tray 150 is provided on the other side surface. The line head 120 is provided with head portions for four colors of CMYK (cyan, magenta, yellow, and black), and is disposed above the end portion on the discharge port 111 side so that the nozzles to be described later face downward. ing.
In other words, as will be described later, the line head 120 includes four long ink ejection units formed for each color in the paper feed direction in this case.
[0021]
The paper feed unit 130 includes a paper feed guide 131, paper feed rollers 132 and 133, a paper feed motor 134, pulleys 135 and 136, belts 137 and 138, and is disposed below the end on the paper discharge port 111 side. ing. The paper feed guide 131 is formed in a flat plate shape, and is disposed below the line head 120 with a predetermined interval. Each of the paper feed rollers 132 and 133 is a pair of rollers in contact with each other, and is disposed on both sides of the paper feed guide 131, that is, on the tray inlet / outlet 112 side and the paper discharge outlet 111 side. The paper feed motor 134 is disposed below the paper feed guide 131 and is connected to the paper feed rollers 132 and 133 via pulleys 135 and 136 and belts 137 and 138.
[0022]
The paper feed unit 140 includes a paper feed roller 141, a paper feed motor 142, and a gear 143, and is disposed on the tray inlet / outlet 112 side with respect to the paper feed unit 130. The paper feed roller 141 is formed in a substantially semi-cylindrical shape, and is disposed close to the paper feed roller 132 on the tray inlet / outlet 112 side. The paper feed motor 142 is disposed above the paper feed roller 141 and is connected to the paper feed roller 141 via a gear 143.
[0023]
The paper tray 150 is formed in a box shape that can store, for example, a plurality of sheets of A4 size paper P, and a paper support 152 that is locked by a spring 151 is provided at one end of the bottom surface. It is arranged from below 140 to the tray entrance 112. The electric circuit unit 160 is a part that controls driving of each unit, and is disposed above the paper tray 150.
[0024]
An operation example of such a configuration will be described.
After the user turns on the power of the inkjet printer 100, the user pulls out the paper tray 150 from the tray inlet / outlet 112, and stores and pushes a predetermined number of sheets P into the paper tray 150. Then, the paper support 152 lifts one end of the paper P by the action of the spring 151 and presses it against the paper feed roller 141. Then, the paper feed roller 141 is rotated by the drive of the paper feed motor 142, and a sheet of paper P is sent from the paper tray 150 to the paper feed roller 132.
[0025]
Subsequently, each paper feed roller 132, 133 is rotated by driving the paper feed motor 134, and the paper P that has been fed out is fed to the paper feed guide 131. Then, the line head 120 operates at a predetermined timing, ejects ink droplets from the nozzles and landes on the paper P, and records characters, images, and the like composed of dots. Then, the paper P sent out by the paper feed roller 133 is discharged from the paper discharge port 111. The above operation is repeated until recording is completed.
[0026]
3 to 6 show a specific configuration of the head unit for one color of the line head 120 in the inkjet printer 100 of FIG.
As described above, the head portion 120a of the line head 120 has a row of ink ejection means 130 corresponding to one color. Here, the ink ejecting means 130 is constituted by a head chip for one line including nozzles to be described later in the head portion 120a.
As shown in FIG. 3, the head portion 120a includes a head frame 121. The head frame 121 is integrally formed with an ink tank 122 described later, and a slit-like ink supply hole is formed on the surface thereof. 123 (see FIG. 5) are formed, and the head chips 124 are bonded to both sides of each ink supply hole 123 in a staggered manner as shown in FIG.
These head chips 124 are composed of a Si substrate, and as shown in FIG. 4, a heater 124a, a heater driving switching circuit and a logic circuit (not shown), and a connection terminal 124b are provided on the chip. .
The heater 124 a is disposed on one side of the head chip 124, and as shown in FIG. 5, the ink from the ink tank 122 is supplied from the end of the head chip through the ink supply hole 123, This is supplied to a nozzle (described later) through the flow path 124c.
[0027]
Here, the head frame 121 is formed of resin, for example, and includes a nozzle plate 125 on the surface thereof so as to cover the head chip 124.
The nozzle plate 125 is made of, for example, nickel, stainless steel, or the like, and includes nozzles 125a (see FIGS. 3 and 5) that respectively match the flow paths 124c of the head chip 124.
[0028]
Further, the connection terminals 124 b of the head chip 124 are routed around the side surfaces of the head frame 121 and the ink tank 122 by the electric wiring 126 made of a flexible printed circuit board, and are connected to the connection terminals 126 a provided on one side surface of the ink tank 122. In addition to being connected, the ink tank 122 is connected to a relay substrate 127 disposed near the other end.
Note that the relay board 127 is accommodated in a dead space caused by the shift of the staggered section 122b, for example, and constitutes a circuit or the like that records the usage history of the head part 120a, for example.
As a result, when a driving voltage is applied to the heater 122a via the electrical wiring 126, bubbles are generated on the heater surface, so that ink is supplied from the ink supply hole 123 to the corresponding nozzle 125a via the flow path 124c. It is designed to be discharged.
[0029]
Here, each of the ink supply holes 123 is formed to be elongated along the center of the surface of the head frame 121 corresponding to each head chip 124.
Each ink tank 122 is partitioned into a plurality of sections 122b by a horizontal inner wall 122a and a vertical inner wall 122c for each head chip 124, and each section 122b passes through a filter 128, and the ink of the corresponding head chip 124. It is connected to the supply hole 123.
Here, the filter 128 prevents dust from the ink tank 122, aggregates of ink components, and the like from entering the nozzle 125a.
[0030]
In each compartment 122b, the ink tank 122 has a double structure by an outer casing made up of an outer wall and inner walls 122a and 122c that form the compartment 122b, and a bag 122d, which is an individual container for ink, disposed inside the compartment. It has become.
The bag 122d is made of, for example, a flexible sheet having a laminate structure of aluminum and polyolefin.
[0031]
Further, a spring member 129 is disposed between the bag 122d, the outer casing, and the bag 122d as shown in FIG. The spring member 129 is made of stainless steel, for example, and acts to expand the bag 122d outward. As a result, a negative pressure is applied to the bag 122d in each compartment 122b of the ink tank 122 by the spring member 129.
[0032]
Here, the negative pressure of the bag 122d by the spring member 129 is such that the ink is not leaked from the nozzle 125a even if the ink pressure of the nozzle 125a is fluctuated due to the posture of the head portion 120a or the acceleration from the outside. The absolute value of the ink pressure of 125a is selected to be smaller than the capillary force of the nozzle 125a, and the ink pressure is selected to be smaller than the negative pressure and the capillary force of the nozzle 125a during printing.
[0033]
Thus, as shown in FIG. 6, for each color, the head section 120 a has a head chip 124, an ink supply hole 123, a filter 126, and a partition 122 b of the ink tank 122 arranged in a staggered manner with respect to the head frame 121. By being provided, it is configured as a head cartridge.
[0034]
The inkjet printer 100 according to the present embodiment is configured as described above, and operates as follows when performing printing.
First, when the ink jet printer 100 is not used, negative pressure is applied to each bag 122d of the ink tank 122 in the head portion 120a of each color of the line head 120 by the spring member 129, so that the ink stored in the bag 122d. Even if the head posture of the line head 120 changes, there is no leakage from the ink supply hole 123 to the outside through the nozzle 125a due to the pressure difference of the nozzle 125a due to the posture change, and the negative pressure by the spring member 129 is not generated. By selecting the pressure smaller than the pressure due to the capillary force of the nozzle 125a, the ink is not drawn inward from the nozzle 125a.
[0035]
When printing is started from this state, a driving voltage is applied to the heater 124 a of the head chip 124 via the electric wiring 126. As a result, bubbles are generated on the surface of the heater 124a, whereby ink is ejected from the flow path 124c through the ink supply holes 123 and the nozzles 125a, and the printing operation of the inkjet printer 100 is performed.
[0036]
According to the ink jet printer 100 having such a configuration, since the negative pressure is applied by the spring member 129 to each of the bags 122d acting as individual ink tanks connected to the head chips 124, the printer 100 and the line head. Even if the posture of 120 changes and the longitudinal direction of the head part 120a becomes the vertical direction, for example, the longitudinal direction of each head chip 124 connected to the bag 122d of each compartment 122b that acts as one actual ink tank, for example. Since the height difference of the nozzles 125a corresponding to both ends is small, the pressure difference generated in the nozzles 125a corresponding to both ends in the longitudinal direction of each head chip 124 is also small.
[0037]
Further, when acceleration such as impact is applied from the outside to the printer 100, the line head 120, or the head cartridge, the dynamic change in the ink pressure of each nozzle 125a corresponding to one head chip 124 is small. . Therefore, even if there is a pressure fluctuation due to such a height difference or acceleration, the negative pressure in the bag 122d by the spring member 129 described above prevents the ink leakage from the nozzle 125a against the pressure fluctuation. The
[0038]
FIG. 7 shows a second embodiment of the line head of the ink jet printer according to the present invention.
In FIG. 7, only the head frame 121 and the ink tank 122 are shown in the head portion 120b, and other configurations are the same as those in the first embodiment.
The head portion 120b is provided with a hollow portion 122d between the respective compartments 122b, and these hollow portions 122d and a dead space 122e due to the displacement of the compartments 122b at both ends are adjacent to each other on the opposite side across the ink supply hole 123. The configuration is different only in that it is integrated with the section 122b, and the other configurations are substantially the same as those of the head portion 120a shown in FIGS. A description thereof will be omitted.
In the compartments 122b at both ends, the bag 122d is formed corresponding to the internal shape of the compartment 122b, or an absorber (not shown) for absorbing the leaked ink in the area corresponding to the dead space. Be contained.
[0039]
According to the head unit 120b having such a configuration, the bag 122d in each compartment 122b is operated in the same manner as the head unit 120a of the ink jet printer 100 shown in FIGS. Compared to the above-described embodiment, it can be configured more compactly, and the dead space 122e is effectively used.
[0040]
FIG. 8 shows a third embodiment of the line head of the ink jet printer according to the present invention.
In FIG. 8, only the head frame 121 and the ink tank 122 are shown in the head portion 120c, as in the case of FIG. 7, and the other configurations are the same as those in the first embodiment.
The head section 120c is configured as a section 122f in which each pair of adjacent sections 122b that are offset to the opposite side across the ink supply hole 123 communicate with each other, and the bag 122d has an internal shape of the sections 122f that communicate with each other. The other components are substantially the same as those of the head portion 120a shown in FIGS. 3 and 4, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0041]
According to the head portion 120c having such a configuration, the bag 122d in each compartment 122f is formed on the two head chips 124 in the same manner as the head portion 120a of the inkjet printer 100 shown in FIGS. In contrast, since the number of bags 122d is reduced by half, management of ink consumption in each bag 122d is facilitated.
[0042]
In the embodiment described above, the dead space 122e of the head frame 121 and the ink tank 122 is provided with the relay board 127, integrated with the section 122b, or remains as a dead space as it is, but is not limited thereto. For example, each color and directionality may be displayed in a shape by cutting the shape of the dead space into a different shape.
The individual configurations of the above embodiments may be combined with each other or may be partially omitted.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet printer and its head cartridge that prevent ink leakage from the ink ejection means of the head due to a change in the posture of the head, particularly in a line type head. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an overall configuration of an ink jet printer including an embodiment of a head cartridge according to the present invention.
2 is a cross-sectional side view of the ink jet printer of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view of a head unit of the ink jet printer of FIG. 2;
4 is a schematic perspective view of a state in which a head chip is mounted on the head portion of the ink jet printer of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a vertical sectional view of the head portion of FIG. 3;
6 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the configuration of the ink discharge means of FIG. 3;
7 is a schematic perspective view showing another configuration of the head unit of the ink jet printer of FIG. 2; FIG.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing still another configuration of the head unit of the ink jet printer of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Inkjet printer, 110 ..... Housing | casing, 111 ... Paper discharge port, 112 ... Tray inlet / outlet, 120 ... Line head, 120a, 120b, 120c ... Head part, 121 ... head frame, 122 ... ink tank, 122b ... compartment, 122c ... bag, 123 ... ink supply hole, 124 ... head chip, 125 ... nozzle plate, 125a ..Nozzle, 126 ... electric wiring, 127 ... relay substrate, 128 ... filter, 129 ... spring member, 130 ... paper feed section, 131 ... paper feed guide, 132, 133 ... Paper feed roller, 134 ... Paper feed motor, 135, 136 ... Pulley, 137,138 ... Belt, 140 ... Paper feed unit, 141 ... Paper feed roller, 42 ... feed motor, 143 ... gear, 150 ... paper tray, 151 ... spring, 152 ... Kamisasae, 160 ... electric circuit.

Claims

An inkjet line head;
Provided for discharging different color inks of the line head, for one line of the ink discharge unit of each color, and an ink retaining container are connected respectively,
One ink holding container is provided for each line,
The upper SL each ink holding chamber, with respect to a plurality of nozzles aligned in the longitudinal direction of the ink discharge means, Yokouchi wall for each group divided into a plurality, the outer casing was partitioned by the vertical inner wall provided for each said group And
Each ink holding container, the upper Kigai housing, provided in the outer casing in a double structure of a bag for accommodating the ink, the spring member is provided between the outer housing and the bag Inkjet printer head cartridge.

2. The head cartridge for an ink jet printer according to claim 1, wherein the head has a plurality of ink discharge means arranged in the feeding direction of the recording medium for each color.

An ink jet printer having a line head for discharging ink droplets and recording on a recording medium,
The head cartridge of the line head is
An inkjet line head;
Provided for discharging different color inks of the line head, for one line of the ink discharge unit of each color, and an ink retaining container are connected respectively,
One ink holding container is provided for each line,
The upper SL each ink holding chamber, with respect to a plurality of nozzles aligned in the longitudinal direction of the ink discharge means, Yokouchi wall for each group divided into a plurality, the outer casing was partitioned by the vertical inner wall provided for each said group And
Each ink holding container, the upper Kigai housing, provided in the outer casing in a double structure of a bag for accommodating the ink, the spring member is provided between the outer housing and the bag Inkjet printer.

The ink jet printer according to claim 3, wherein the head includes a plurality of the ink ejection units arranged in the feeding direction of the recording medium for each color.