JP4710128B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに関し、特に、プリンタ本体の制御回路と接続するための接続基板、及び印字ヘッドに気泡が流入するのを阻止するインク貯溜室を備える印字ヘッドユニットを、簡単な構造でかつ小型に構成することができるインクジェットプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印字ヘッドからインクを噴射して印字動作を行うインクジェットプリンタにおいて、噴射するインクを貯蔵するインクタンクから、インク供給管（チューブ）を通して、印字ヘッドにインクを供給するチューブ供給形式を採用したインクジェットプリンタがある。
【０００３】
このインクジェットプリンタの印字ヘッドは、インク吐出口に連通したインク流路を形成したインク流路基板の片面に、圧電素子及び加熱素子等からなるアクチュエータが重ねられたものである。インク流路内にインクを充填させた状態において、このアクチュエータに電圧を印加すると、インクは所定の圧力で吐出口からインク滴として吐出される。
【０００４】
このアクチュエータへの電圧の印加は、インクジェットプリンタ本体に設けられた制御回路によって制御されるため、制御回路とアクチュエータとは電気的に接続される必要がある。このためアクチュエータには第１のフレキシブルケーブルが接続され、制御回路には第２のフレキシブルケーブルが接続され、両者はキャリッジ上で接続基板を介して接続される。
【０００５】
このチューブ供給形式のインクジェットプリンタによれば、インクタンクをキャリッジに搭載する必要がないので、キャリッジを小型化、軽量化することができる。小型化、軽量化されたキャリッジでは、動作するために必要なトルクが小さくなるので、キャリッジを動作させるモータを小型化して、装置本体を小型化することや、キャリッジを高速で動作させて高速印字を行うことができる。また、キャリッジと別体で配設されるインクタンクを大容量化することができ、インクタンクの交換時期（インクの供給期間）を長くすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらチューブ供給形式のインクジェットプリンタでは、チューブの外壁をとおして、あるいはチューブ両端の接続部から空気が侵入して、インク中に気泡を発生させやすく、その気泡により印字ヘッドが不吐出になりやすいという問題がある。一方、上述した接続基板上で、プリンタ本体に設けられた制御回路からのフレキシブルケーブルと、印字ヘッドからのフレキシブルケーブルとを接続しなければならない。気泡を除去するための装置や接続基板を、印字ヘッドに隣接して配置することは、印字ヘッドまわりの構造の複雑化、キャリッジの大型化を招いてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、プリンタ本体の制御回路と接続するための接続基板、及び印字ヘッドに気泡が流入するのを阻止するインク貯溜室を備える印字ヘッドユニットを、簡単な構造でかつ小型に構成することができるインクジェットプリンタを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載のインクジェットプリンタは、インクを吐出するインク吐出口が形成された表面と複数の駆動素子とが設けられているプレート型の印字ヘッドと、前記複数の駆動素子と配線接続がなされたフレキシブルな第１の配線部材と、前記印字ヘッドを支持する支持筐体とを有するヘッドユニットと、そのヘッドユニットを支持し、印字媒体に沿って移動可能なキャリッジと、そのキャリッジ外に設けられ、前記駆動素子を制御する制御回路と、前記第１の配線部材と前記制御回路とを接続するフレキシブルな第２の配線部材とを備え、前記支持筐体に前記印字ヘッドの前記表面と反対側の面に対向するとともに平行に設けられ、前記キャリッジ外のインクタンクから供給されるインクを貯溜し、前記印字ヘッドへ供給するインク貯溜室と、前記支持筐体に、前記インク貯溜室を挟んで前記印字ヘッドの反対側に、前記印字ヘッドの前記表面と反対側の面と平行に設けられ、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とに配線接続される接続基板と、前記印字ヘッドの前記表面と対向する搬送面に前記印字媒体を搬送する搬送手段とを備え、前記ヘッドユニットと、前記接続基板とは、前記搬送面と平行に配置されている。
【０００９】
この請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、インクタンクから供給されるインクは、支持筐体に支持され、プレート型の印字ヘッドと平行に設けられたインク貯溜室により貯溜される。その後、支持筐体に支持される該印字ヘッドへ供給される。このインク貯溜室を挟んで印字ヘッドの反対側には、印字ヘッドの表面と反対側の面と平行に接続基板が設けられている。制御回路に接続されるフレキシブルな第２の配線部材と、印字ヘッドに設けられた複数の駆動素子と配線接続されるフレキシブルな第１の配線部材とは、この接続基板を介して配線接続される。このため制御回路により駆動素子は制御される。かかる第１の配線部材と支持筐体とはヘッドユニットに備えられ、このヘッドユニットはキャリッジにより支持される。そして、ヘッドユニットは、キャリッジにより印字媒体に沿って移動される。
【００１０】
請求項２記載のインクジェットプリンタは、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インク貯留室内において、前記印字媒体が搬送される方向の一方側に所定空間を空けて、前記搬送される方向の他方側から前記一方側に向けて前記搬送面と平行に立設する隔壁部材を備えている。
【００１１】
請求項３記載のインクジェットプリンタは、請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インク貯溜室は、前記インクタンクから供給されるインクが流入する流入口と、前記印字ヘッドへインクを供給する供給口とを備え、前記流入口と、前記供給口とは、前記他方側に設けられている。
【００１２】
請求項４記載のインクジェットプリンタは、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記第１の配線部材上に実装され、前記制御回路から送信される信号を前記駆動素子に対応した信号に変換するドライバ回路と、前記支持筐体から前記接続基板側に向けて前記搬送面に対して斜めに立設する立壁とを備え、前記第１の配線部材は、前記ドライバ回路が前記立壁と対向するように、前記立壁の外側を通って前記接続基板に接続されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例であるインクジェットプリンタ１の展開側面図である。図１に示すように、このインクジェットプリンタ１は、略箱状体に難燃性のプラスチックで形成されたプリンタ本体２と、その上部に着脱可能に装着された印字ヘッドユニット３と、インクタンク４ａ〜４ｄと、印字ヘッドユニット３とインクタンク４ａ〜４ｄとを連通させるチューブ５ａ〜５ｄと、パージ装置６と、ガイドロッド７とを備えている。
【００１４】
印字ヘッドユニット３は、インクを吐出して印字用紙ＰＰに対し印字を行う複数個の印字ヘッド１５（図３参照）を搭載するものである。この印字ヘッドユニット３は、プリンタ本体２の下部に設けられたインクを貯溜するインクタンク４ａ〜４ｄとチューブ５ａ〜５ｄを介して連通されており、かかるインクタンク４ａ〜４ｄからチューブ５ａ〜５ｄを介してインクの供給を受けている。この印字ヘッドユニット３はキャリッジ３ａに搭載されており、かかるキャリッジ３ａは公知のようにベルトに装着されている。該ベルトはモータに取着されたローラに巻回されている。このため、モータが回転するとベルトが駆動され、駆動された距離分、キャリッジ３ａ（印字ヘッドユニット３）を移動させることができるようになっている。この印字ヘッドユニット３の詳細については図２及び図３において後述する。
【００１５】
ガイドロッド７は、キャリッジ３ａにスライド可能に挿嵌され、キャリッジ３ａを印字用紙ＰＰの搬送方向と直交する方向（Ａ）に移動可能に支持している。これにより、キャリッジ３ａに搭載された印字ヘッドユニット３は、ガイドロッド７に平行方向、即ち、プリンタ本体２の長手方向（Ａ）へ往復移動することができる。
【００１６】
インクタンク４は、印字ヘッドユニット３に供給するインクを貯溜しておくためのものであり、印字ヘッドユニット３の下方に配設されている。このインクタンク４と印字ヘッドユニット３との位置関係は、重力方向（Ｂ）に対して下であるようになっている。インクタンク４は、キャリッジ３ａの移動方向に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが密封されている４つのインクタンク４ａ〜４ｄで構成されており、各インクタンク４ａ〜４ｄには、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各インクを印字ヘッドユニット３に供給するためのチューブ５ａ〜５ｄの一端がそれぞれ取り付けられている。各チューブ５ａ〜５ｄの他端は、上記した印字ヘッドユニット３に連通しており、各インクタンク４ａ〜４ｄ内に充填されているインクは、印字ヘッドユニット３にそれぞれ供給され、更に、各色のインクに対応した各印字ヘッド１５から吐出される。これらの各色のインクが、印字ヘッド１５から吐出されることにより、印字用紙ＰＰにフルカラー印刷が可能となるのである。
【００１７】
プリンタ本体２の左端部分には、パージ処理を行うパージ装置６が配設されている。パージ処理は、印字ヘッド１５からのインクの吐出状態を回復させるための処理であり、このパージ処理を実行するパージ装置６には、印字ヘッド１５の複数のインク吐出口を密閉することができる吸引キャップ６ａと、該インク吐出口の表面を拭うワイパ６ｂと、吸引キャップ６ａから排出チューブ６ｃを介してインクを吸引する吸引ポンプ（図示せず）とが備えられている（図３参照）。尚、パージ装置６は、インクタンク４側からインクに正圧を与えることにより、印字ヘッド１５からインクを排出する構成のものでも良い。
【００１８】
このパージ装置６によってパージ処理を行う場合には、モータを駆動させて印字ヘッド１５の搭載された印字ヘッドユニット３をインクジェットプリンタ１の左側へ移動させて、印字ヘッド１５におけるインク吐出口を吸引キャップ６ａにより密閉する。その後、吸引ポンプを作動させると、インク吐出口から気泡や乾燥して固化したインクが吸引されて排出チューブ６ｃから排出される。続いて、印字ヘッド１５の表面をワイパ６ｂで拭うことにより、印字ヘッド１５のインク吐出口１５ｃの吐出状態を回復することができる。尚、プリンタ本体２の内部には、インクジェットプリンタ１の動作内容に関する制御プログラムに従って、インクジェットプリンタ１を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が搭載された制御回路基板（図示せず）が配設されており、上述したパージ装置６におけるパージ処理も、この制御回路基板により制御されている。
【００１９】
次に、印字ヘッドユニット３について図２及び図３を参照して詳細に説明する。図２は、印字ヘッドユニット３の断面図であり、図１の紙面奥側から見た図である。尚、インク貯溜室として気泡を貯溜することができるエアトラップ１１を用いる。図２に示すように、印字ヘッドユニット３は、エアトラップユニット１１とジョイント部材１２とを収納した筐体３ｂを有している。この筐体３ｂ内部に収納されているエアトラップユニット１１は、インク流路内で発生した気泡を貯溜するためのものであり、インクタンク４から供給されたインクは、エアトラップユニット１１を経由して各印字ヘッド１５に供給されるようになっている。このエアトラップユニット１１は、４つのインクタンク４ａ〜４ｄに対応する４つのインク流路内で発生する気泡を貯溜できるように、４つのインク流路に対応する４つのエアトラップ３０〜３３が設けられている。
【００２０】
このエアトラップユニット１１の下方は、各エアトラップ３０〜３３とインクの供給経路であるチューブ５ａ〜５ｄとを仲介して連通するジョイント部材１２に結合されており、インクタンク４ａ〜４ｄから供給されてチューブ５ａ〜５ｄを流動する各インクは、ジョイント部材１２を介して、各エアトラップ３０〜３３に下方から導入される。
【００２１】
図３は、図１における断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であり、印字ヘッドユニット３を含む断面図である。図３において（Ｂ）方向は重力方向となっており、紙面の奥側と手前側を結ぶ線が、印字ヘッドユニット３の移動方向（Ａ）方向となっている。
【００２２】
給紙ローラ１６ａ〜１６ｄは、印字時に印字用紙ＰＰを搬送するためのローラであり、印字ヘッドユニット３の上方に配設された２個のローラ１６ｃ，１６ｄと、印字ヘッドユニット３の下方に配設された２個のローラ１６ａ，１６ｂとで構成されている。この給紙ローラ１６ａ〜１６ｄは、プリンタ本体２の制御回路基板から入力された信号により回転駆動して、印字用紙ＰＰを印字ヘッド１５の移動方向（Ａ）に対し垂直方向、即ち鉛直方向（（Ｂ）方向）の逆方向に搬送するものである。この給紙ローラ１６ａ〜１６ｄにより、印字用紙ＰＰが搬送される搬送ラインは、図中において一点鎖線で示している。
【００２３】
印字ヘッドユニット３は、給紙ローラ１６ａ〜１６ｄにより印字用紙ＰＰが搬送される搬送ラインに対峙する位置に配設されている。この印字ヘッドユニット３は、重力方向である（Ｂ）方向を下方とし、印字用紙ＰＰの搬送方向に対し平行に、即ち、鉛直方向の向きを上下として設けられている。この印字ヘッドユニット３は、印字用紙ＰＰの搬送される側に各エアトラップ３０〜３３と対応した複数個の印字ヘッド１５を備える。
【００２４】
各印字ヘッド１５は公知のものと同様に、インク流路形成板１５ｂに、印字用紙ＰＰに対向する側に閉口する複数個のインク吐出口を備え、対応するエアトラップ３０〜３３から供給されたインクをインク吐出口ごとのインク室に分配し、圧電素子等からなるアクチュエータ１５ａの変位によりインク室内のインクをインク吐出口から吐出する。
【００２５】
この印字ヘッド１５は、筐体３ｂに支持され、対応するエアトラップ３０〜３３と連通路１４を介して連通されている。各エアトラップ３０〜３３は、隔壁部材すなわち第１フィルタ１３ａにより２室１１ａ，１１ｂに画設され、印字ヘッドユニット３の筐体３ｂと平行に、鉛直方向の向きを上下として設けられている。
【００２６】
第１室１１ａは、第１フィルタ１３ａにより画設され、インクタンク４側（インク流路の上流側）に位置する室である。この第１室１１ａと第２室１１ｂとは、第１フィルタ１３ａにより完全に画設されておらず、その上方部分１３ｅが連通している構成となっている。インクタンク４からチューブ５ａ〜５ｄを介して供給されるインクは、第１室１１ａの下方に連通するジョイント部材１２を経て、この第１室１１ａに供給される。この第１室１１ａに流入されたインクは、後述する図５で説明するように第１フィルタ１３ａ及びその上方の連通する部分１３ｅを流れて第２室１１ｂへ供給される。
【００２７】
この第１室１１ａには、サーミスタセンサ１８ａが備えられている。サーミスタセンサ１８ａは、第１室１１ａ内のインク量を検出するものであり、第１室１１ａ内の天井部から所定の位置に吊り下げられいる。このサーミスタセンサ１８ａは正極と負極との電極対で構成されており常に通電されている。このため、サーミスタセンサ１８ａがインクに浸漬されている場合には、大きな温度上昇は生じないが、第１室１１ａのインク量の減少によってセンサがインク面から露出すれば、大きな温度上昇が生じる。サーミスタセンサ１８ａは温度変化により大きく抵抗変化を生じるので、この抵抗変化を検出することにより、インクの量を検出することができるのである。該サーミスタセンサ１８ａのリード線は、本体２に備えられた制御回路基板の信号線に接続されており、制御回路基板に送信された検出信号により抵抗変化が認識されると、エアトラップ３０〜３３に貯溜される気泡量が所定量を超えたと判断し、制御回路基板からパージ装置６へパージ処理を行わせる信号が送信される。これにより、パージ装置６によりパージ処理が実行され、エアトラップ３０〜３３内に貯溜されている気泡が除去される。
【００２８】
第２室１１ｂは、第１フィルタ１３ａにより画設され、印字ヘッド１５側（第１室１１ａに対しインク流路の下流側）に位置する室である。第２室１１ｂには、その下方にガイドノズル１１ｃが連設されており、このガイドノズル１１ｃは上記した連通路１４を介して印字ヘッド１５に連通している。これにより、第２室１１ｂから印字ヘッド１５に、インクが供給されるようになっている。
【００２９】
この第２室１１ｂの容量は、第１室１１ａの容量より小（約１／２）になるように構成されている。エアトラップ３０〜３３に貯溜される気泡をパージ処理により吸引する際には、この第２室１１ｂに残存するインクは全て排出されるが、この第２室１１ｂの容量を小さくすることでその排出量を少なくして無駄になるインク量を少なくし、更に、小さな吸引圧力でインクの吸引、即ち、気泡の吸引を実行することができるようになっている。
【００３０】
更に、第２室１１ｂの内壁はインクに対して濡れ性の良い結晶性の樹脂で構成され、あるいは濡れ性を良くする表面処理がされている。このため、壁面にインクが濡れやすく、パージ処理の実行時に第２室１１ｂを通過して排出される気泡を壁面に溜まり難くして、迅速に気泡を排出することができるようになっている。
【００３１】
第１フィルタ１３ａは、上記したようにエアトラップ３０〜３３の下方を第１室１１ａと第２室１１ｂとに画設するものであり、第２室１１ｂの容量を第１室１１ａの容量より小さく（約１／２）分割する位置において、印字ヘッドユニット３の筐体３ｂと平行に、鉛直方向の向きを上下として設けられている。この第１フィルタ１３ａには、ステンレス製の金属を網目状に編んだメッシュが用いられおり、本実施例では目開き、即ち、開口径１６μｍのものが使用され、インク流路内で発生した気泡を通過させないようになっている。
【００３２】
この第１フィルタ１３ａの縦寸法（（Ｂ）方向の寸法）は、各エアトラップ３０〜３３の上方向（（Ｂ）方向）内寸より短い寸法で構成されている。これにより、エアトラップ３０〜３３内の上方部に第１フィルタ１３ａの配設されない空間１３ｅが形成され、第１室１１ａと第２室１１ｂとが流路抵抗が少なく連通されるようになっている。また、第１フィルタ１３ａは、各エアトラップ３０〜３３の幅方向（（Ａ）方向）において、その両側の内壁に連設されており、第１室１１ａに侵入した気泡が、幅方向から第２室１１ｂへ侵入するのを阻止している。ここで、各エアトラップ３０〜３３と第１フィルタ１３ａとは、鉛直方向上向きになるように配設されている。このため、各エアトラップ３０〜３３内に侵入した気泡は、第１フィルタ１３ａを通過することができないので、第１室１１ａ内を上昇して、その上方に貯溜されることとなる。また、第１フィルタ１３ａを形成するステンレス素材としては、インクに対し濡れ性のよい材料を使用しているので、気泡が第１フィルタ１３ａに留まりにくく、第１室１１ａに進入した気泡を、その第１室１１ａの鉛直方向上方へ導きやすいようになっている。
【００３３】
上記したようにエアトラップユニット１１を構成することにより、インク流路内で発生した気泡をエアトラップ３０〜３３により貯溜することができるが、その貯溜方法についての詳細は図５において説明する。また、かかるように構成されるエアトラップユニット１１は、その成形の容易さから、部材１１ｄ〜１１ｆの３つの部材によって構成されている。このエアトラップユニット１１の製作方法については、図４において後述する。
【００３４】
連通路フィルタ１３ｂは、印字ヘッド１５に供給されるインク内に混入しているゴミを捕捉するためのものであり、各エアトラップ３０〜３３のガイドノズル１１ｃと印字ヘッド１５との間の連通路１４に配設されている。このフィルタは、連通路１４を形成する部材に熱溶着されて配設され、連通路１４の断面方向を全て覆うような形状に加工されているものである。また、第２フィルタ１３ｂは、ゴミを補足すると共にインクとパージ処理時における気泡とを通過させることができる開口径で構成されている。
【００３５】
アクチュエータ１５ａに接続されたフレキシブルな第１の印刷配線基板１７ｃの表面にドライバ回路１７ａが実装されている。ドライバ回路１７ａは、上記したプリンタ本体２に搭載されている制御回路基板により制御されている。具体的には、制御回路基板から送信されるシリアル信号をアクチュエータ１５ａの各アクチュエータ部に対応したパラレル信号に変換して各アクチュエータ部を駆動するものである。第１の印刷配線基板１７ｃは、非導電性の２枚の薄肉可撓性フィルムの相互間に導電配線パターンを形成する導電層を設けたものである。この第１の印刷配線基板１７ｃの１の一端部にはアクチュエータ１５ａの多数の圧電素子と配線接続可能なように配列された多数の配線部と１のグランド用の配線部とが設けられている。一方、他の一端部は、後述するインターフェイス基板（接続基板）１７ｂに配線接続するための複数の端子部が設けられている。
【００３６】
インターフェイス基板１７ｂは、後述する第２の印刷配線基板１７ｄを着脱可能に接続するコネクタ１７ｅ及びノイズ除去回路１７ｆが搭載されている。第２の印刷配線基板１７ｄは第１の印刷配線基板１７ｃと同様の構成の印刷配線基板である。この第２の印刷配線基板１７ｄは、プリンタ本体２の内部に設けられ、インクジェットプリンタ１の動作内容に関する制御プログラムに従って、インクジェットプリンタ１を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が搭載された制御回路基板（図示せず）から送信されるシリアルの画像データ信号、クロック信号、ラッチ信号、ストローブ信号などの各種の信号を前記インターフェイス基板１７ｂに配信する。
【００３７】
印字ユニット３の筐体３ｂは図６に示すように箱形に形成され、この箱形の内部にエアトラップユニット１１及びジョイント部材１２が収容固定され、印字用紙と対向する前面に印字ヘッド１５が複数個並べて固定されている。インターフェース基板１７ｂは、筐体３ｂの一対の側壁面にまたがってエアトラップユニット１１を覆うように固定され、つまりエアトラップユニット１１を挟んで印字ヘッド１５とは反対側の筐体３ｂに、印字ヘッド１５と平行に配置されている。第１の印刷配線基板１７ｃは、筐体３ｂの上部を越えてアクチュエータ１５ａとインターフェース基板１７ｂとを接続している。筐体３ｂは、上記印字ヘッド１５、エアトラップユニット１１及びインターフェイス基板１７ｂなどを支持した状態で、キャリッジ３ｂに着脱可能に装着される。
【００３８】
図４は、エアトラップユニット１１とジョイント部材１２との分解斜視図である。このエアトラップユニット１１は、上記したように、その製作を容易にするために、部材１１ｄ〜１１ｆの３つの部材によって形成されている。各部材１１ｄ〜１１ｆは、４つのインク流路（チューブ５ａ〜５ｄ）に対応する４つのエアトラップ３０〜３３が連なった形状に加工されており、成型性、耐溶剤性、耐汚染性、耐衝撃性、インクに対する濡れ性などの物性を考慮して選択される熱可塑性の樹脂が用いられている。
【００３９】
部材１１ｄは４つの第１室１１ａを形成するための部材であり、予め、４つの第１室１１ａが仕切壁１１ｈ（図２）で区画され、かつ、４つ連なった形状に加工されている部材である。各第１室１１ａは、第１フィルタ１３ａの配設される側が開口されている箱状をなし、各第１室１１ａの下方にはジョイント部材１２との結合部１１ｇを備えている。かかる結合部１１ｇは、４つのインク流路（チューブ５ａ〜５ｄ）に対応する中空の円筒状の突起構造をなしている。ジョイント部材１２は各チューブ５ａ〜５ｄと個々に連通する４つの連通路１２ａ〜１２ｄを有し、各連通路１２ａ〜１２ｄが各結合部１１ｇと嵌合されることにより、インクタンク４からチューブ５ａ〜５ｄを介して供給されるインクを各エアトラップ３０〜３３の第１室１１ａへ導入することができるのである。
【００４０】
第１フィルタ１３ａは部材１１ｅに熱融着され、各エアトラップ３０〜３３の第１フィルタ１３ａとして機能するようになっている。この第１フィルタ１３ａの幅方向は、連接する４つのエアトラップ３０〜３３の全体の幅にその両端の接着しろを加味した寸法で構成されている。また、第１フィルタ１３ａの縦方向は、エアトラップ３０〜３３の下方部分を覆う所定の長さに接着しろを加味した寸法で構成されている。かかる寸法で構成される第１フィルタ１３ａは、第２室を構成する部材１１ｅの開口部において、その上方部を所定寸法開口状態となる位置に熱融着により固着される。これにより、一度の作業で、各エアトラップ３０〜３３の室内を第１室１１ａと第２室１１ｂとに画設する第１フィルタ１３ａを配設することができる。
【００４１】
部材１１ｅは４つの連接される第２室１１ｂを形成する１の部材であり、厚み方向に貫通する４つの開口部を有する。上記したように、その開口部の一方の面には第１フィルタ１３ａが配設され、他方の面には部材１１ｆが超音波融着されることにより４つの第２室１１ｂを形成する。部材１１ｆは部材１１ｅと共に第２室１１ｂを形成する部材であり、部材１１ｅの４つの開口部に対応する４つの凹部を備えている。各凹部の下方には第２室１１ｂから印字ヘッド１５へインクを導入するガイドノズル１１ｃを形成するための溝が凹設されている。かかる溝の先端は、部材１１ｆの裏面（開口部と反対面）へ貫通しており、ガイドノズル１１ｃが連通路１４に連通するよう構造になっている。
【００４２】
上記した部材１１ｄ〜１１ｆで構成されるエアトラップユニット１１は、まず、第１フィルタ１３ａと部材１１ｅが熱融着され、更に、部材１１ｆが超音波融着されて第２室１１ｂが形成される。次いで、部材１１ｄが、作製された第２室１１ｂの第１フィルタ１３ａ側に部材１１ｄが超音波融着され、第１室１１ａを形成する。かかる工程により、４つの連接するエアトラップ３０〜３３を備えたエアトラップユニット１１を製作することができる。これによれば、１ずつエアトラップ３０〜３３を形成する場合に比べて、その製作工程が簡易であり、部品点数が少ないのでその工程管理が容易である。また、部品寸法が大きくなるので、第１フィルタ１３ａの配設作業を容易にして、効率的にエアトラップユニット１１を形成することができる。
【００４３】
次に、図５を参照して、エアトラップ３０〜３３でのインクの流動パターン及びエアが貯溜されていく状態について説明する。図５は、印字ヘッドユニット３のエアトラップ機能を模式的に表した縦断面図である。図５（ａ）は、インクがエアトラップ１１内に充填されている初期導入時（パージ処理直後）の図である。図５（ａ）において、インクタンク４から第１室１１ａに供給されたインクは、印字ヘッド１５でのインクの消費に伴い、第１室１１ａと第２室１１ｂとが連通している部分１３ｅ（第１フィルタ１３ａの鉛直方向上部の第１フィルタ１３ａが配設されていない部分）が第１フィルタ１３ａよりも流路抵抗が小さいので、第１フィルタ１３ａの上端を越えて第２室１１ｂへと流入する。
【００４４】
図５（ｂ）は、インク流路内で発生した気泡が少量、エアトラップ３０〜３３へ侵入した状態を示した図である。第１室１１ａに侵入した気泡は、第１フィルタ１３ａとインクとの濡れ性が良好であるために第１フィルタ１３ａに張り付くことができない、エアトラップ３０〜３３が鉛直方向に設置されているために侵入した気泡に浮力による上昇力が生じる、第１フィルタ１３ａの開口径が小さい等の理由により第１フィルタ１３ａを通過することができない。このため、自身の浮力とインクの流れに沿って第１室１１ａの上方へ浮上する。
【００４５】
ここで、第１室１１ａの内壁は、第２室１１ｂの内壁に比べて濡れ性の悪い樹脂で形成されているので、比較的に気泡が溜まりやすくなっている。溜まった気泡の体積がさほど大きくない場合には、流路抵抗の小さな第１室１１ａと第２室１１ｂとが連通している部分を閉塞されないので、インク流路は変更されず、第１室１１ａに供給されたインクは、上記した連通部を通って第２室１１ｂへと流入する。尚、印字時に印字ヘッド１５へ供されるインクの流速（インクの吸引力）は、エアトラップ３０〜３３の上方部に溜まった気泡を押し出す（排出する）程大きくないことから、第１室１１ａの上方部に溜まる。
【００４６】
図５（ｃ）は、エアトラップ３０〜３３に貯溜された気泡が多くなって、流路抵抗の小さな第１室１１ａと第２室１１ｂとの連通部分が閉塞された状態を示した図である。かかる場合には、第１室１１ａに供給されたインクは第１室１１ａと第２室１１ｂとの連通部分を通過することができず、第１フィルタ１３ａを通過するインク流路により、第１室１１ａから第２室１１ｂへインクは流入する。
【００４７】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）の状態から更に気泡が発生し、その発生した気泡がエアトラップ３０〜３３に貯溜された状態を示した図である。エアトラップ３０〜３３室内に貯溜する気泡は、上記したように、印字時のインクの吸引力では、エアトラップ３０〜３３から排出されない。このため、気泡はエアトラップ３０〜３３に充満していき、第１室１１ａに供給されるインクのインク面を押し下げることとなる。インク面が所定量まで下がっても印字ヘッド１５に対してインク供給不足にならないように、第１フィルタ１３ａの開口径及び面積が設定される。図５（ｅ）は、図５（ｄ）の状態から更に発生した気泡がエアトラップ３０〜３３に貯溜された状態を示した図である。第２室１１ｂは気泡により完全に閉塞されているので、インクが印字ヘッド１５には供給されず、印字不能状態となっている。
【００４８】
図５（ｆ）は、パージ装置６によりパージ処理が行われ、気泡が排出された状態を示した図である。パージ処理においては、強い吸引力が第２室１１ｂにかかるので、第１フィルタ１３ａを通過する際にインクに負荷される流路抵抗が非常に大きなものとなる。このため、インクは、第１室１１ａと第２室１１ｂとが連通している部分１３ｅ（第１フィルタ１３ａの鉛直方向上部の第１フィルタ１３ａが配設されていない部分）を通過する強いインクの流れが生起され、エアトラップ３０〜３３に貯溜された気泡が、この流れによってエアトラップ３０〜３３から排出される。その結果、再びインクが充填されて図５（ａ）の初期導入時と同様の状態へ復帰する。
【００４９】
尚、本実施例においては、サーミスタセンサ１８ａが設けられており、第１室１１ａのインク面が所定位置より低下すると直ちにパージ処理が実行され、エアトラップ３０〜３３の気泡が排出されるようになっている。本実施例で使用されるインクには、粘度１〜１０ｃｐｓ、表面張力３０〜５０ｍＮ／ｍのものが使用されている。かかる物性のインクに対し、開口径１６μｍの第１フィルタ１３ａが使用されている。
【００５０】
以上説明したように、本実施例のインクジェットプリンタ１によれば、インターフェイス基板１７ｂを備えた印字ヘッドユニット３であっても、支持筺体３ｂに、接続基板１７ｂをエアトラップ１１を挟んでアクチュエータ１５ａの反対側にほぼ平行に設けたことにより、インターフェイス基板１７ｂと印字ヘッドユニット３の筐体３ｂは一体的に構成され、エアトラップ１１を囲うように配置されるので、依然として小型且つ薄型の印字ヘッドユニットを提供することができる。また、エアトラップ３０〜３３において、第１フィルタ１３ａが堰の役割を果たすことによりインク流路（チューブ５ａ〜５ｄ、ジョイント部材１２）内に発生し、印字ヘッド１５に流入しようとする気泡をエアトラップ３０〜３３に貯溜し、印字ヘッド１５の吐出状態を長期にわたって維持することができ、気泡除去のためのパージ回数を減らすことができる。また、溜まった気泡をパージ装置６により除去してエアトラップ１１の機能を回復することができる上、サーミスタセンサ１８ａによりパージの必要が検出された場合にのみ、パージ処理を実行することができる。
【００５１】
以上、上記実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施例では、ドライバ回路１７ａを第１の印刷配線基盤１７ｃの表面に実装しているが、インターフェイス基板上に実装して第１の印刷配線基盤１７ｃと結線しても良い。また、第１フィルタ１３ａのメッシュの開口径（目の粗さ）を１６μｍとした。しかし、第１フィルタ１３ａは、エアトラップ１１のインク流路の堰となるものであり、インクのゴミを補足するためのものではない。このため、開口径１００μｍ程度以下のメッシュであれば良い。
【００５２】
また、第１フィルタ１３ａを形成する素材としては、ステンレスを用いたが、これに代えて、インクの濡れ性が良好である樹脂を用いても良い。樹脂はステンレスに比べて加工が容易であり又原価が安いので、第１フィルタ１３ａのコストを低く抑えることができる。更に、チューブ５ａ〜５ｄには、可撓性の樹脂で構成されるものを用いたが、エアの透過率を押さえるために、かかるチューブ素材をエアの透過率の低い金属箔で被覆して用いても良い。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、印字ヘッド及びインク貯溜室は支持筐体に支持され、接続基板は印字ヘッドとフレキシブルな第１の配線部材を介して接続され、インク貯溜室を挟んで印字ヘッドの反対側に、印字ヘッドの表面と反対側の面と平行に支持筐体に支持される。よって、印字ヘッドユニットは、インク貯溜室及び接続基板の配置が複雑化することなく、小型に構成されるという効果がある。特に、カラープリンタのように印字ヘッドが複数配置されるものでは、接続基板が各印字ヘッドに共通化されかつ印字ヘッドの配列に平行に配置されることで、いっそう小型化され、本体側から延びる第２の配線部材との接続も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるインクジェットプリンタの展開側面図である。
【図２】ジョイント部材によりエアトラップとチューブとが接続されていることを模式的に表した断面図である。
【図３】印字ヘッドユニットのエアトラップとパージ装置と給紙ローラとの横断面図である。
【図４】エアトラップユニットの分解斜視図である。
【図５】印字ヘッドユニットのエアトラップ機能を模式的に表した縦断面図である。
【図６】印字ヘッドユニットの筐体、印字ヘッド、インターフェース基板などの斜視図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
３ａ キャリッジ
３ｂ 支持筺体
４ インクタンク
６ パージ装置（回復手段）
１１ エアトラップユニット（インク貯溜室）
１１ｃ ガイドノズル（供給口）
１１ｇ 結合部（流入口）
１３ａ フィルタ（隔壁部材）
１５ 印字ヘッド
１６ａ〜１６ｄ 給紙ローラ（搬送手段）
１７ａ ドライバ回路
１７ｂ インターフェイス基板（接続基板）
１７ｃ 第１の印刷配線基板（第１の配線部材）
１７ｄ 第２の印刷配線基板（第２の配線部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに関し、特に、プリンタ本体の制御回路と接続するための接続基板、及び印字ヘッドに気泡が流入するのを阻止するインク貯溜室を備える印字ヘッドユニットを、簡単な構造でかつ小型に構成することができるインクジェットプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印字ヘッドからインクを噴射して印字動作を行うインクジェットプリンタにおいて、噴射するインクを貯蔵するインクタンクから、インク供給管（チューブ）を通して、印字ヘッドにインクを供給するチューブ供給形式を採用したインクジェットプリンタがある。
【０００３】
このインクジェットプリンタの印字ヘッドは、インク吐出口に連通したインク流路を形成したインク流路基板の片面に、圧電素子及び加熱素子等からなるアクチュエータが重ねられたものである。インク流路内にインクを充填させた状態において、このアクチュエータに電圧を印加すると、インクは所定の圧力で吐出口からインク滴として吐出される。
【０００４】
このアクチュエータへの電圧の印加は、インクジェットプリンタ本体に設けられた制御回路によって制御されるため、制御回路とアクチュエータとは電気的に接続される必要がある。このためアクチュエータには第１のフレキシブルケーブルが接続され、制御回路には第２のフレキシブルケーブルが接続され、両者はキャリッジ上で接続基板を介して接続される。
【０００５】
このチューブ供給形式のインクジェットプリンタによれば、インクタンクをキャリッジに搭載する必要がないので、キャリッジを小型化、軽量化することができる。小型化、軽量化されたキャリッジでは、動作するために必要なトルクが小さくなるので、キャリッジを動作させるモータを小型化して、装置本体を小型化することや、キャリッジを高速で動作させて高速印字を行うことができる。また、キャリッジと別体で配設されるインクタンクを大容量化することができ、インクタンクの交換時期（インクの供給期間）を長くすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらチューブ供給形式のインクジェットプリンタでは、チューブの外壁をとおして、あるいはチューブ両端の接続部から空気が侵入して、インク中に気泡を発生させやすく、その気泡により印字ヘッドが不吐出になりやすいという問題がある。一方、上述した接続基板上で、プリンタ本体に設けられた制御回路からのフレキシブルケーブルと、印字ヘッドからのフレキシブルケーブルとを接続しなければならない。気泡を除去するための装置や接続基板を、印字ヘッドに隣接して配置することは、印字ヘッドまわりの構造の複雑化、キャリッジの大型化を招いてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、プリンタ本体の制御回路と接続するための接続基板、及び印字ヘッドに気泡が流入するのを阻止するインク貯溜室を備える印字ヘッドユニットを、簡単な構造でかつ小型に構成することができるインクジェットプリンタを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載のインクジェットプリンタは、インクを吐出するインク吐出口が形成された表面と複数の駆動素子とが設けられているプレート型の印字ヘッドと、前記複数の駆動素子と配線接続がなされたフレキシブルな第１の配線部材と、前記印字ヘッドを支持する支持筐体とを有するヘッドユニットと、そのヘッドユニットを支持し、印字媒体に沿って移動可能なキャリッジと、そのキャリッジ外に設けられ、前記駆動素子を制御する制御回路と、前記第１の配線部材と前記制御回路とを接続するフレキシブルな第２の配線部材とを備え、前記支持筐体に前記印字ヘッドの前記表面と反対側の面に対向するとともに平行に設けられ、前記キャリッジ外のインクタンクから供給されるインクを貯溜し、前記印字ヘッドへ供給するインク貯溜室と、前記支持筐体に、前記インク貯溜室を挟んで前記印字ヘッドの反対側に、前記印字ヘッドの前記表面と反対側の面と平行に設けられ、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とに配線接続される接続基板と、前記印字ヘッドの前記表面と対向する搬送面に前記印字媒体を搬送する搬送手段とを備え、前記ヘッドユニットと、前記接続基板とは、前記搬送面と平行に配置されている。
【０００９】
この請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、インクタンクから供給されるインクは、支持筐体に支持され、プレート型の印字ヘッドと平行に設けられたインク貯溜室により貯溜される。その後、支持筐体に支持される該印字ヘッドへ供給される。このインク貯溜室を挟んで印字ヘッドの反対側には、印字ヘッドの表面と反対側の面と平行に接続基板が設けられている。制御回路に接続されるフレキシブルな第２の配線部材と、印字ヘッドに設けられた複数の駆動素子と配線接続されるフレキシブルな第１の配線部材とは、この接続基板を介して配線接続される。このため制御回路により駆動素子は制御される。かかる第１の配線部材と支持筐体とはヘッドユニットに備えられ、このヘッドユニットはキャリッジにより支持される。そして、ヘッドユニットは、キャリッジにより印字媒体に沿って移動される。
【００１０】
請求項２記載のインクジェットプリンタは、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インク貯留室内において、前記印字媒体が搬送される方向の一方側に所定空間を空けて、前記搬送される方向の他方側から前記一方側に向けて前記搬送面と平行に立設する隔壁部材を備えている。
【００１１】
請求項３記載のインクジェットプリンタは、請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インク貯溜室は、前記インクタンクから供給されるインクが流入する流入口と、前記印字ヘッドへインクを供給する供給口とを備え、前記流入口と、前記供給口とは、前記他方側に設けられている。
【００１２】
請求項４記載のインクジェットプリンタは、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記第１の配線部材上に実装され、前記制御回路から送信される信号を前記駆動素子に対応した信号に変換するドライバ回路と、前記支持筐体から前記接続基板側に向けて前記搬送面に対して斜めに立設する立壁とを備え、前記第１の配線部材は、前記ドライバ回路が前記立壁と対向するように、前記立壁の外側を通って前記接続基板に接続されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例であるインクジェットプリンタ１の展開側面図である。図１に示すように、このインクジェットプリンタ１は、略箱状体に難燃性のプラスチックで形成されたプリンタ本体２と、その上部に着脱可能に装着された印字ヘッドユニット３と、インクタンク４ａ〜４ｄと、印字ヘッドユニット３とインクタンク４ａ〜４ｄとを連通させるチューブ５ａ〜５ｄと、パージ装置６と、ガイドロッド７とを備えている。
【００１４】
印字ヘッドユニット３は、インクを吐出して印字用紙ＰＰに対し印字を行う複数個の印字ヘッド１５（図３参照）を搭載するものである。この印字ヘッドユニット３は、プリンタ本体２の下部に設けられたインクを貯溜するインクタンク４ａ〜４ｄとチューブ５ａ〜５ｄを介して連通されており、かかるインクタンク４ａ〜４ｄからチューブ５ａ〜５ｄを介してインクの供給を受けている。この印字ヘッドユニット３はキャリッジ３ａに搭載されており、かかるキャリッジ３ａは公知のようにベルトに装着されている。該ベルトはモータに取着されたローラに巻回されている。このため、モータが回転するとベルトが駆動され、駆動された距離分、キャリッジ３ａ（印字ヘッドユニット３）を移動させることができるようになっている。この印字ヘッドユニット３の詳細については図２及び図３において後述する。
【００１５】
ガイドロッド７は、キャリッジ３ａにスライド可能に挿嵌され、キャリッジ３ａを印字用紙ＰＰの搬送方向と直交する方向（Ａ）に移動可能に支持している。これにより、キャリッジ３ａに搭載された印字ヘッドユニット３は、ガイドロッド７に平行方向、即ち、プリンタ本体２の長手方向（Ａ）へ往復移動することができる。
【００１６】
インクタンク４は、印字ヘッドユニット３に供給するインクを貯溜しておくためのものであり、印字ヘッドユニット３の下方に配設されている。このインクタンク４と印字ヘッドユニット３との位置関係は、重力方向（Ｂ）に対して下であるようになっている。インクタンク４は、キャリッジ３ａの移動方向に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが密封されている４つのインクタンク４ａ〜４ｄで構成されており、各インクタンク４ａ〜４ｄには、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各インクを印字ヘッドユニット３に供給するためのチューブ５ａ〜５ｄの一端がそれぞれ取り付けられている。各チューブ５ａ〜５ｄの他端は、上記した印字ヘッドユニット３に連通しており、各インクタンク４ａ〜４ｄ内に充填されているインクは、印字ヘッドユニット３にそれぞれ供給され、更に、各色のインクに対応した各印字ヘッド１５から吐出される。これらの各色のインクが、印字ヘッド１５から吐出されることにより、印字用紙ＰＰにフルカラー印刷が可能となるのである。
【００１７】
プリンタ本体２の左端部分には、パージ処理を行うパージ装置６が配設されている。パージ処理は、印字ヘッド１５からのインクの吐出状態を回復させるための処理であり、このパージ処理を実行するパージ装置６には、印字ヘッド１５の複数のインク吐出口を密閉することができる吸引キャップ６ａと、該インク吐出口の表面を拭うワイパ６ｂと、吸引キャップ６ａから排出チューブ６ｃを介してインクを吸引する吸引ポンプ（図示せず）とが備えられている（図３参照）。尚、パージ装置６は、インクタンク４側からインクに正圧を与えることにより、印字ヘッド１５からインクを排出する構成のものでも良い。
【００１８】
このパージ装置６によってパージ処理を行う場合には、モータを駆動させて印字ヘッド１５の搭載された印字ヘッドユニット３をインクジェットプリンタ１の左側へ移動させて、印字ヘッド１５におけるインク吐出口を吸引キャップ６ａにより密閉する。その後、吸引ポンプを作動させると、インク吐出口から気泡や乾燥して固化したインクが吸引されて排出チューブ６ｃから排出される。続いて、印字ヘッド１５の表面をワイパ６ｂで拭うことにより、印字ヘッド１５のインク吐出口１５ｃの吐出状態を回復することができる。尚、プリンタ本体２の内部には、インクジェットプリンタ１の動作内容に関する制御プログラムに従って、インクジェットプリンタ１を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が搭載された制御回路基板（図示せず）が配設されており、上述したパージ装置６におけるパージ処理も、この制御回路基板により制御されている。
【００１９】
次に、印字ヘッドユニット３について図２及び図３を参照して詳細に説明する。図２は、印字ヘッドユニット３の断面図であり、図１の紙面奥側から見た図である。尚、インク貯溜室として気泡を貯溜することができるエアトラップ１１を用いる。図２に示すように、印字ヘッドユニット３は、エアトラップユニット１１とジョイント部材１２とを収納した筐体３ｂを有している。この筐体３ｂ内部に収納されているエアトラップユニット１１は、インク流路内で発生した気泡を貯溜するためのものであり、インクタンク４から供給されたインクは、エアトラップユニット１１を経由して各印字ヘッド１５に供給されるようになっている。このエアトラップユニット１１は、４つのインクタンク４ａ〜４ｄに対応する４つのインク流路内で発生する気泡を貯溜できるように、４つのインク流路に対応する４つのエアトラップ３０〜３３が設けられている。
【００２０】
このエアトラップユニット１１の下方は、各エアトラップ３０〜３３とインクの供給経路であるチューブ５ａ〜５ｄとを仲介して連通するジョイント部材１２に結合されており、インクタンク４ａ〜４ｄから供給されてチューブ５ａ〜５ｄを流動する各インクは、ジョイント部材１２を介して、各エアトラップ３０〜３３に下方から導入される。
【００２１】
図３は、図１における断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であり、印字ヘッドユニット３を含む断面図である。図３において（Ｂ）方向は重力方向となっており、紙面の奥側と手前側を結ぶ線が、印字ヘッドユニット３の移動方向（Ａ）方向となっている。
【００２２】
給紙ローラ１６ａ〜１６ｄは、印字時に印字用紙ＰＰを搬送するためのローラであり、印字ヘッドユニット３の上方に配設された２個のローラ１６ｃ，１６ｄと、印字ヘッドユニット３の下方に配設された２個のローラ１６ａ，１６ｂとで構成されている。この給紙ローラ１６ａ〜１６ｄは、プリンタ本体２の制御回路基板から入力された信号により回転駆動して、印字用紙ＰＰを印字ヘッド１５の移動方向（Ａ）に対し垂直方向、即ち鉛直方向（（Ｂ）方向）の逆方向に搬送するものである。この給紙ローラ１６ａ〜１６ｄにより、印字用紙ＰＰが搬送される搬送ラインは、図中において一点鎖線で示している。
【００２３】
印字ヘッドユニット３は、給紙ローラ１６ａ〜１６ｄにより印字用紙ＰＰが搬送される搬送ラインに対峙する位置に配設されている。この印字ヘッドユニット３は、重力方向である（Ｂ）方向を下方とし、印字用紙ＰＰの搬送方向に対し平行に、即ち、鉛直方向の向きを上下として設けられている。この印字ヘッドユニット３は、印字用紙ＰＰの搬送される側に各エアトラップ３０〜３３と対応した複数個の印字ヘッド１５を備える。
【００２４】
各印字ヘッド１５は公知のものと同様に、インク流路形成板１５ｂに、印字用紙ＰＰに対向する側に閉口する複数個のインク吐出口を備え、対応するエアトラップ３０〜３３から供給されたインクをインク吐出口ごとのインク室に分配し、圧電素子等からなるアクチュエータ１５ａの変位によりインク室内のインクをインク吐出口から吐出する。
【００２５】
この印字ヘッド１５は、筐体３ｂに支持され、対応するエアトラップ３０〜３３と連通路１４を介して連通されている。各エアトラップ３０〜３３は、隔壁部材すなわち第１フィルタ１３ａにより２室１１ａ，１１ｂに画設され、印字ヘッドユニット３の筐体３ｂと平行に、鉛直方向の向きを上下として設けられている。
【００２６】
第１室１１ａは、第１フィルタ１３ａにより画設され、インクタンク４側（インク流路の上流側）に位置する室である。この第１室１１ａと第２室１１ｂとは、第１フィルタ１３ａにより完全に画設されておらず、その上方部分１３ｅが連通している構成となっている。インクタンク４からチューブ５ａ〜５ｄを介して供給されるインクは、第１室１１ａの下方に連通するジョイント部材１２を経て、この第１室１１ａに供給される。この第１室１１ａに流入されたインクは、後述する図５で説明するように第１フィルタ１３ａ及びその上方の連通する部分１３ｅを流れて第２室１１ｂへ供給される。
【００２７】
この第１室１１ａには、サーミスタセンサ１８ａが備えられている。サーミスタセンサ１８ａは、第１室１１ａ内のインク量を検出するものであり、第１室１１ａ内の天井部から所定の位置に吊り下げられいる。このサーミスタセンサ１８ａは正極と負極との電極対で構成されており常に通電されている。このため、サーミスタセンサ１８ａがインクに浸漬されている場合には、大きな温度上昇は生じないが、第１室１１ａのインク量の減少によってセンサがインク面から露出すれば、大きな温度上昇が生じる。サーミスタセンサ１８ａは温度変化により大きく抵抗変化を生じるので、この抵抗変化を検出することにより、インクの量を検出することができるのである。該サーミスタセンサ１８ａのリード線は、本体２に備えられた制御回路基板の信号線に接続されており、制御回路基板に送信された検出信号により抵抗変化が認識されると、エアトラップ３０〜３３に貯溜される気泡量が所定量を超えたと判断し、制御回路基板からパージ装置６へパージ処理を行わせる信号が送信される。これにより、パージ装置６によりパージ処理が実行され、エアトラップ３０〜３３内に貯溜されている気泡が除去される。
【００２８】
第２室１１ｂは、第１フィルタ１３ａにより画設され、印字ヘッド１５側（第１室１１ａに対しインク流路の下流側）に位置する室である。第２室１１ｂには、その下方にガイドノズル１１ｃが連設されており、このガイドノズル１１ｃは上記した連通路１４を介して印字ヘッド１５に連通している。これにより、第２室１１ｂから印字ヘッド１５に、インクが供給されるようになっている。
【００２９】
この第２室１１ｂの容量は、第１室１１ａの容量より小（約１／２）になるように構成されている。エアトラップ３０〜３３に貯溜される気泡をパージ処理により吸引する際には、この第２室１１ｂに残存するインクは全て排出されるが、この第２室１１ｂの容量を小さくすることでその排出量を少なくして無駄になるインク量を少なくし、更に、小さな吸引圧力でインクの吸引、即ち、気泡の吸引を実行することができるようになっている。
【００３０】
更に、第２室１１ｂの内壁はインクに対して濡れ性の良い結晶性の樹脂で構成され、あるいは濡れ性を良くする表面処理がされている。このため、壁面にインクが濡れやすく、パージ処理の実行時に第２室１１ｂを通過して排出される気泡を壁面に溜まり難くして、迅速に気泡を排出することができるようになっている。
【００３１】
第１フィルタ１３ａは、上記したようにエアトラップ３０〜３３の下方を第１室１１ａと第２室１１ｂとに画設するものであり、第２室１１ｂの容量を第１室１１ａの容量より小さく（約１／２）分割する位置において、印字ヘッドユニット３の筐体３ｂと平行に、鉛直方向の向きを上下として設けられている。この第１フィルタ１３ａには、ステンレス製の金属を網目状に編んだメッシュが用いられおり、本実施例では目開き、即ち、開口径１６μｍのものが使用され、インク流路内で発生した気泡を通過させないようになっている。
【００３２】
この第１フィルタ１３ａの縦寸法（（Ｂ）方向の寸法）は、各エアトラップ３０〜３３の上方向（（Ｂ）方向）内寸より短い寸法で構成されている。これにより、エアトラップ３０〜３３内の上方部に第１フィルタ１３ａの配設されない空間１３ｅが形成され、第１室１１ａと第２室１１ｂとが流路抵抗が少なく連通されるようになっている。また、第１フィルタ１３ａは、各エアトラップ３０〜３３の幅方向（（Ａ）方向）において、その両側の内壁に連設されており、第１室１１ａに侵入した気泡が、幅方向から第２室１１ｂへ侵入するのを阻止している。ここで、各エアトラップ３０〜３３と第１フィルタ１３ａとは、鉛直方向上向きになるように配設されている。このため、各エアトラップ３０〜３３内に侵入した気泡は、第１フィルタ１３ａを通過することができないので、第１室１１ａ内を上昇して、その上方に貯溜されることとなる。また、第１フィルタ１３ａを形成するステンレス素材としては、インクに対し濡れ性のよい材料を使用しているので、気泡が第１フィルタ１３ａに留まりにくく、第１室１１ａに進入した気泡を、その第１室１１ａの鉛直方向上方へ導きやすいようになっている。
【００３３】
上記したようにエアトラップユニット１１を構成することにより、インク流路内で発生した気泡をエアトラップ３０〜３３により貯溜することができるが、その貯溜方法についての詳細は図５において説明する。また、かかるように構成されるエアトラップユニット１１は、その成形の容易さから、部材１１ｄ〜１１ｆの３つの部材によって構成されている。このエアトラップユニット１１の製作方法については、図４において後述する。
【００３４】
連通路フィルタ１３ｂは、印字ヘッド１５に供給されるインク内に混入しているゴミを捕捉するためのものであり、各エアトラップ３０〜３３のガイドノズル１１ｃと印字ヘッド１５との間の連通路１４に配設されている。このフィルタは、連通路１４を形成する部材に熱溶着されて配設され、連通路１４の断面方向を全て覆うような形状に加工されているものである。また、第２フィルタ１３ｂは、ゴミを補足すると共にインクとパージ処理時における気泡とを通過させることができる開口径で構成されている。
【００３５】
アクチュエータ１５ａに接続されたフレキシブルな第１の印刷配線基板１７ｃの表面にドライバ回路１７ａが実装されている。ドライバ回路１７ａは、上記したプリンタ本体２に搭載されている制御回路基板により制御されている。具体的には、制御回路基板から送信されるシリアル信号をアクチュエータ１５ａの各アクチュエータ部に対応したパラレル信号に変換して各アクチュエータ部を駆動するものである。第１の印刷配線基板１７ｃは、非導電性の２枚の薄肉可撓性フィルムの相互間に導電配線パターンを形成する導電層を設けたものである。この第１の印刷配線基板１７ｃの１の一端部にはアクチュエータ１５ａの多数の圧電素子と配線接続可能なように配列された多数の配線部と１のグランド用の配線部とが設けられている。一方、他の一端部は、後述するインターフェイス基板（接続基板）１７ｂに配線接続するための複数の端子部が設けられている。
【００３６】
インターフェイス基板１７ｂは、後述する第２の印刷配線基板１７ｄを着脱可能に接続するコネクタ１７ｅ及びノイズ除去回路１７ｆが搭載されている。第２の印刷配線基板１７ｄは第１の印刷配線基板１７ｃと同様の構成の印刷配線基板である。この第２の印刷配線基板１７ｄは、プリンタ本体２の内部に設けられ、インクジェットプリンタ１の動作内容に関する制御プログラムに従って、インクジェットプリンタ１を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が搭載された制御回路基板（図示せず）から送信されるシリアルの画像データ信号、クロック信号、ラッチ信号、ストローブ信号などの各種の信号を前記インターフェイス基板１７ｂに配信する。
【００３７】
印字ユニット３の筐体３ｂは図６に示すように箱形に形成され、この箱形の内部にエアトラップユニット１１及びジョイント部材１２が収容固定され、印字用紙と対向する前面に印字ヘッド１５が複数個並べて固定されている。インターフェース基板１７ｂは、筐体３ｂの一対の側壁面にまたがってエアトラップユニット１１を覆うように固定され、つまりエアトラップユニット１１を挟んで印字ヘッド１５とは反対側の筐体３ｂに、印字ヘッド１５と平行に配置されている。第１の印刷配線基板１７ｃは、筐体３ｂの上部を越えてアクチュエータ１５ａとインターフェース基板１７ｂとを接続している。筐体３ｂは、上記印字ヘッド１５、エアトラップユニット１１及びインターフェイス基板１７ｂなどを支持した状態で、キャリッジ３ｂに着脱可能に装着される。
【００３８】
図４は、エアトラップユニット１１とジョイント部材１２との分解斜視図である。このエアトラップユニット１１は、上記したように、その製作を容易にするために、部材１１ｄ〜１１ｆの３つの部材によって形成されている。各部材１１ｄ〜１１ｆは、４つのインク流路（チューブ５ａ〜５ｄ）に対応する４つのエアトラップ３０〜３３が連なった形状に加工されており、成型性、耐溶剤性、耐汚染性、耐衝撃性、インクに対する濡れ性などの物性を考慮して選択される熱可塑性の樹脂が用いられている。
【００３９】
部材１１ｄは４つの第１室１１ａを形成するための部材であり、予め、４つの第１室１１ａが仕切壁１１ｈ（図２）で区画され、かつ、４つ連なった形状に加工されている部材である。各第１室１１ａは、第１フィルタ１３ａの配設される側が開口されている箱状をなし、各第１室１１ａの下方にはジョイント部材１２との結合部１１ｇを備えている。かかる結合部１１ｇは、４つのインク流路（チューブ５ａ〜５ｄ）に対応する中空の円筒状の突起構造をなしている。ジョイント部材１２は各チューブ５ａ〜５ｄと個々に連通する４つの連通路１２ａ〜１２ｄを有し、各連通路１２ａ〜１２ｄが各結合部１１ｇと嵌合されることにより、インクタンク４からチューブ５ａ〜５ｄを介して供給されるインクを各エアトラップ３０〜３３の第１室１１ａへ導入することができるのである。
【００４０】
第１フィルタ１３ａは部材１１ｅに熱融着され、各エアトラップ３０〜３３の第１フィルタ１３ａとして機能するようになっている。この第１フィルタ１３ａの幅方向は、連接する４つのエアトラップ３０〜３３の全体の幅にその両端の接着しろを加味した寸法で構成されている。また、第１フィルタ１３ａの縦方向は、エアトラップ３０〜３３の下方部分を覆う所定の長さに接着しろを加味した寸法で構成されている。かかる寸法で構成される第１フィルタ１３ａは、第２室を構成する部材１１ｅの開口部において、その上方部を所定寸法開口状態となる位置に熱融着により固着される。これにより、一度の作業で、各エアトラップ３０〜３３の室内を第１室１１ａと第２室１１ｂとに画設する第１フィルタ１３ａを配設することができる。
【００４１】
部材１１ｅは４つの連接される第２室１１ｂを形成する１の部材であり、厚み方向に貫通する４つの開口部を有する。上記したように、その開口部の一方の面には第１フィルタ１３ａが配設され、他方の面には部材１１ｆが超音波融着されることにより４つの第２室１１ｂを形成する。部材１１ｆは部材１１ｅと共に第２室１１ｂを形成する部材であり、部材１１ｅの４つの開口部に対応する４つの凹部を備えている。各凹部の下方には第２室１１ｂから印字ヘッド１５へインクを導入するガイドノズル１１ｃを形成するための溝が凹設されている。かかる溝の先端は、部材１１ｆの裏面（開口部と反対面）へ貫通しており、ガイドノズル１１ｃが連通路１４に連通するよう構造になっている。
【００４２】
上記した部材１１ｄ〜１１ｆで構成されるエアトラップユニット１１は、まず、第１フィルタ１３ａと部材１１ｅが熱融着され、更に、部材１１ｆが超音波融着されて第２室１１ｂが形成される。次いで、部材１１ｄが、作製された第２室１１ｂの第１フィルタ１３ａ側に部材１１ｄが超音波融着され、第１室１１ａを形成する。かかる工程により、４つの連接するエアトラップ３０〜３３を備えたエアトラップユニット１１を製作することができる。これによれば、１ずつエアトラップ３０〜３３を形成する場合に比べて、その製作工程が簡易であり、部品点数が少ないのでその工程管理が容易である。また、部品寸法が大きくなるので、第１フィルタ１３ａの配設作業を容易にして、効率的にエアトラップユニット１１を形成することができる。
【００４３】
次に、図５を参照して、エアトラップ３０〜３３でのインクの流動パターン及びエアが貯溜されていく状態について説明する。図５は、印字ヘッドユニット３のエアトラップ機能を模式的に表した縦断面図である。図５（ａ）は、インクがエアトラップ１１内に充填されている初期導入時（パージ処理直後）の図である。図５（ａ）において、インクタンク４から第１室１１ａに供給されたインクは、印字ヘッド１５でのインクの消費に伴い、第１室１１ａと第２室１１ｂとが連通している部分１３ｅ（第１フィルタ１３ａの鉛直方向上部の第１フィルタ１３ａが配設されていない部分）が第１フィルタ１３ａよりも流路抵抗が小さいので、第１フィルタ１３ａの上端を越えて第２室１１ｂへと流入する。
【００４４】
図５（ｂ）は、インク流路内で発生した気泡が少量、エアトラップ３０〜３３へ侵入した状態を示した図である。第１室１１ａに侵入した気泡は、第１フィルタ１３ａとインクとの濡れ性が良好であるために第１フィルタ１３ａに張り付くことができない、エアトラップ３０〜３３が鉛直方向に設置されているために侵入した気泡に浮力による上昇力が生じる、第１フィルタ１３ａの開口径が小さい等の理由により第１フィルタ１３ａを通過することができない。このため、自身の浮力とインクの流れに沿って第１室１１ａの上方へ浮上する。
【００４５】
ここで、第１室１１ａの内壁は、第２室１１ｂの内壁に比べて濡れ性の悪い樹脂で形成されているので、比較的に気泡が溜まりやすくなっている。溜まった気泡の体積がさほど大きくない場合には、流路抵抗の小さな第１室１１ａと第２室１１ｂとが連通している部分を閉塞されないので、インク流路は変更されず、第１室１１ａに供給されたインクは、上記した連通部を通って第２室１１ｂへと流入する。尚、印字時に印字ヘッド１５へ供されるインクの流速（インクの吸引力）は、エアトラップ３０〜３３の上方部に溜まった気泡を押し出す（排出する）程大きくないことから、第１室１１ａの上方部に溜まる。
【００４６】
図５（ｃ）は、エアトラップ３０〜３３に貯溜された気泡が多くなって、流路抵抗の小さな第１室１１ａと第２室１１ｂとの連通部分が閉塞された状態を示した図である。かかる場合には、第１室１１ａに供給されたインクは第１室１１ａと第２室１１ｂとの連通部分を通過することができず、第１フィルタ１３ａを通過するインク流路により、第１室１１ａから第２室１１ｂへインクは流入する。
【００４７】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）の状態から更に気泡が発生し、その発生した気泡がエアトラップ３０〜３３に貯溜された状態を示した図である。エアトラップ３０〜３３室内に貯溜する気泡は、上記したように、印字時のインクの吸引力では、エアトラップ３０〜３３から排出されない。このため、気泡はエアトラップ３０〜３３に充満していき、第１室１１ａに供給されるインクのインク面を押し下げることとなる。インク面が所定量まで下がっても印字ヘッド１５に対してインク供給不足にならないように、第１フィルタ１３ａの開口径及び面積が設定される。図５（ｅ）は、図５（ｄ）の状態から更に発生した気泡がエアトラップ３０〜３３に貯溜された状態を示した図である。第２室１１ｂは気泡により完全に閉塞されているので、インクが印字ヘッド１５には供給されず、印字不能状態となっている。
【００４８】
図５（ｆ）は、パージ装置６によりパージ処理が行われ、気泡が排出された状態を示した図である。パージ処理においては、強い吸引力が第２室１１ｂにかかるので、第１フィルタ１３ａを通過する際にインクに負荷される流路抵抗が非常に大きなものとなる。このため、インクは、第１室１１ａと第２室１１ｂとが連通している部分１３ｅ（第１フィルタ１３ａの鉛直方向上部の第１フィルタ１３ａが配設されていない部分）を通過する強いインクの流れが生起され、エアトラップ３０〜３３に貯溜された気泡が、この流れによってエアトラップ３０〜３３から排出される。その結果、再びインクが充填されて図５（ａ）の初期導入時と同様の状態へ復帰する。
【００４９】
尚、本実施例においては、サーミスタセンサ１８ａが設けられており、第１室１１ａのインク面が所定位置より低下すると直ちにパージ処理が実行され、エアトラップ３０〜３３の気泡が排出されるようになっている。本実施例で使用されるインクには、粘度１〜１０ｃｐｓ、表面張力３０〜５０ｍＮ／ｍのものが使用されている。かかる物性のインクに対し、開口径１６μｍの第１フィルタ１３ａが使用されている。
【００５０】
以上説明したように、本実施例のインクジェットプリンタ１によれば、インターフェイス基板１７ｂを備えた印字ヘッドユニット３であっても、支持筺体３ｂに、接続基板１７ｂをエアトラップ１１を挟んでアクチュエータ１５ａの反対側にほぼ平行に設けたことにより、インターフェイス基板１７ｂと印字ヘッドユニット３の筐体３ｂは一体的に構成され、エアトラップ１１を囲うように配置されるので、依然として小型且つ薄型の印字ヘッドユニットを提供することができる。また、エアトラップ３０〜３３において、第１フィルタ１３ａが堰の役割を果たすことによりインク流路（チューブ５ａ〜５ｄ、ジョイント部材１２）内に発生し、印字ヘッド１５に流入しようとする気泡をエアトラップ３０〜３３に貯溜し、印字ヘッド１５の吐出状態を長期にわたって維持することができ、気泡除去のためのパージ回数を減らすことができる。また、溜まった気泡をパージ装置６により除去してエアトラップ１１の機能を回復することができる上、サーミスタセンサ１８ａによりパージの必要が検出された場合にのみ、パージ処理を実行することができる。
【００５１】
以上、上記実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施例では、ドライバ回路１７ａを第１の印刷配線基盤１７ｃの表面に実装しているが、インターフェイス基板上に実装して第１の印刷配線基盤１７ｃと結線しても良い。また、第１フィルタ１３ａのメッシュの開口径（目の粗さ）を１６μｍとした。しかし、第１フィルタ１３ａは、エアトラップ１１のインク流路の堰となるものであり、インクのゴミを補足するためのものではない。このため、開口径１００μｍ程度以下のメッシュであれば良い。
【００５２】
また、第１フィルタ１３ａを形成する素材としては、ステンレスを用いたが、これに代えて、インクの濡れ性が良好である樹脂を用いても良い。樹脂はステンレスに比べて加工が容易であり又原価が安いので、第１フィルタ１３ａのコストを低く抑えることができる。更に、チューブ５ａ〜５ｄには、可撓性の樹脂で構成されるものを用いたが、エアの透過率を押さえるために、かかるチューブ素材をエアの透過率の低い金属箔で被覆して用いても良い。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、印字ヘッド及びインク貯溜室は支持筐体に支持され、接続基板は印字ヘッドとフレキシブルな第１の配線部材を介して接続され、インク貯溜室を挟んで印字ヘッドの反対側に、印字ヘッドの表面と反対側の面と平行に支持筐体に支持される。よって、印字ヘッドユニットは、インク貯溜室及び接続基板の配置が複雑化することなく、小型に構成されるという効果がある。特に、カラープリンタのように印字ヘッドが複数配置されるものでは、接続基板が各印字ヘッドに共通化されかつ印字ヘッドの配列に平行に配置されることで、いっそう小型化され、本体側から延びる第２の配線部材との接続も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるインクジェットプリンタの展開側面図である。
【図２】ジョイント部材によりエアトラップとチューブとが接続されていることを模式的に表した断面図である。
【図３】印字ヘッドユニットのエアトラップとパージ装置と給紙ローラとの横断面図である。
【図４】エアトラップユニットの分解斜視図である。
【図５】印字ヘッドユニットのエアトラップ機能を模式的に表した縦断面図である。
【図６】印字ヘッドユニットの筐体、印字ヘッド、インターフェース基板などの斜視図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
３ａ キャリッジ
３ｂ 支持筺体
４ インクタンク
６ パージ装置（回復手段）
１１ エアトラップユニット（インク貯溜室）
１１ｃ ガイドノズル（供給口）
１１ｇ 結合部（流入口）
１３ａ フィルタ（隔壁部材）
１５ 印字ヘッド
１６ａ〜１６ｄ 給紙ローラ（搬送手段）
１７ａ ドライバ回路
１７ｂ インターフェイス基板（接続基板）
１７ｃ 第１の印刷配線基板（第１の配線部材）
１７ｄ 第２の印刷配線基板（第２の配線部材）
Claims (4)
- インクを吐出するインク吐出口が形成された表面と複数の駆動素子とが設けられているプレート型の印字ヘッドと、前記複数の駆動素子と配線接続がなされたフレキシブルな第１の配線部材と、前記印字ヘッドを支持する支持筐体とを有するヘッドユニットと、
そのヘッドユニットを支持し、印字媒体に沿って移動可能なキャリッジと、
そのキャリッジ外に設けられ、前記駆動素子を制御する制御回路と、
前記第１の配線部材と前記制御回路とを接続するフレキシブルな第２の配線部材とを備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記支持筐体に前記印字ヘッドの前記表面と反対側の面に対向するとともに平行に設けられ、前記キャリッジ外のインクタンクから供給されるインクを貯溜し、前記印字ヘッドへ供給するインク貯溜室と、
前記支持筐体に、前記インク貯溜室を挟んで前記印字ヘッドの反対側に、前記印字ヘッドの前記表面と反対側の面と平行に設けられ、前記第１の配線部材と前記第２の配線部材とに配線接続される接続基板と、
前記印字ヘッドの前記表面と対向する搬送面に前記印字媒体を搬送する搬送手段とを備え、
前記ヘッドユニットと、前記接続基板とは、前記搬送面と平行に配置されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 前記インク貯留室内において、前記印字媒体が搬送される方向の一方側に所定空間を空けて、前記搬送される方向の他方側から前記一方側に向けて前記搬送面と平行に立設する隔壁部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記インク貯溜室は、
前記インクタンクから供給されるインクが流入する流入口と、
前記印字ヘッドへインクを供給する供給口とを備え、
前記流入口と、前記供給口とは、前記他方側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記第１の配線部材上に実装され、前記制御回路から送信される信号を前記駆動素子に対応した信号に変換するドライバ回路と、
前記支持筐体から前記接続基板側に向けて前記搬送面に対して斜めに立設する立壁とを備え、
前記第１の配線部材は、前記ドライバ回路が前記立壁と対向するように、前記立壁の外側を通って前記接続基板に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
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