JP6632221B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドにおいて液体を滞りなく供給するための構成に関する。

インクジェット記録装置のような液体吐出装置では、液体を滴として吐出する吐出ヘッドに、液体を安定して供給することが求められる。特に、複数のインク色を用いるカラーインクジェット記録装置では、インクを吐出素子まで導くための供給路がインク色ごとに独立に用意されており、それぞれについて滞りない供給が要求される。

ところで、シリアル型のインクジェット記録装置では、吐出ヘッドにインクを供給する方式として、オンキャリッジ方式とオフキャリッジ方式が採用可能である。オンキャリッジ方式とは、吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを、吐出ヘッドとともに装置内を移動するキャリッジに搭載する形式である。一方、オフキャリッジ方式とは、メインのインクタンクは装置の所定箇所に固定しておきながら、キャリッジとともに移動する吐出ヘッドに対し可撓性を有するチューブを介してインクを供給する方式である。比較的大型の記録装置の場合、オンキャリッジ方式では大容量のインクタンクを搭載するキャリッジの負荷が大きくなりすぎるおそれがあるため、オフキャリッジ方式を採用することが多い。

特許文献１には、オフキャリッジ方式における、インクの供給構成が開示されている。図６（ａ）および（ｂ）は、特許文献１に開示されているサブタンクのジョイント部の構成を示す図である。ここで、サブタンクとは、インクの種類に応じた液室が構成され、それぞれの液室からそれぞれの吐出ヘッドにインクを供給しつつキャリッジとともに移動可能な構成である。

平面板から成るジョイント針ユニット３００は、その平面に対しほぼ垂直に形成された複数のジョイント針３０２を、一体的に支持している。そして、ジョイント針ユニット３００に配された位置決めピン３０１ａ及び３０１ｂが、サブタンク側の位置決め開口４０１ａ及び４０１ｂと係合することにより、複数のジョイント針３０２もサブタンク側のジョイント開口４０２に挿入される。その結果、チューブから供給されたインクが液室内にされるようになっている。特許文献１では、位置決め部４０１ａおよび４０１ｂと複数のジョイント針３０２のレイアウトに特徴を持たせることにより、個々のジョイント針の位置決め精度を高め、インク漏れのおそれを低減する構成が開示されている。

特開２０１２−４５８０５号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、ジョイント部の平面内すなわちジョイント針を挿入する方向と垂直な方向におけるジョイント針の位置精度を高めることは出来るものの、ジョイント針の抜き差しの方向に発生する力についての着眼はなかった。このため、取り扱うインク色の数が増大し、ジョイント針の抜き差しの方向に発生する力が大きくなった場合、サブタンクと吐出ヘッドの連結面のように比較的弱い部分に傷が発生し、シール性が損なわれてしまうおそれがあった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。よってその目的とするところは、オフキャリッジ方式において、ジョイント針の抜き差しの方向の力が作用した場合であっても、インク供給を安定して継続することが可能な液体吐出ヘッドの構成を提供することである。

そのために本発明は、液体を供給するためのジョイント針と、位置決めを行うための位置決め部材と、を備える記録装置に対して着脱可能な液体吐出ヘッドであって、前記液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出ヘッド部と、該吐出ヘッド部に接続面を介して接続し液体を供給するサブタンクユニットと、を含み、前記サブタンクユニットの一側面側には、前記ジョイント針が挿入されるジョイント開口と、前記位置決め部材と係合する位置決め開口と、が備えられており、前記ジョイント開口は前記位置決め開口よりも前記接続面に近い位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ジョイント針の連結に伴う外力が発生しても、液体吐出ヘッドの弱い部分に作用する力を抑え、インク供給を安定して継続することが可能となる。

インクジェット記録装置の内部構成図である。 ＩＪヘッドの分解斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、ジョイントカバーおよびジョイント針ユニットにおけるレイアウト図である。 ジョイント針とジョイントシールの接続状態を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施例の作用効果を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、特許文献１におけるジョイント部の構成を示す図である。

図１は、本発明の液体吐出装置として使用可能なインクジェット記録装置の内部構成図である。本実施例の液体吐出装置は１２色のインクを吐出可能なインクジェット記録装置とし、各色のインクを保持するための１２個のメインタンク２４０が６色ずつ装置の両側に配備されている。

メインタンク２４０のそれぞれに収容されたインクは、インク色ごとに用意された可撓性のチューブ２３０を介し、キャリッジ３１０に対して着脱可能に搭載されている液体吐出ヘッド（以下ＩＪヘッド）１００に供給される。キャリッジ３１０は、シャフト３２０に案内支持されておりＸ方向に往復移動が可能になっている。そして、キャリッジ３１０に搭載されたＩＪヘッド１００が記録データに従ってＺ方向にインクを吐出しながらＸ方向に移動する主走査と、記録媒体がＹ方向に搬送される搬送動作とを交互に繰り返すことにより、記録媒体には順次画像が形成されていく。吐出動作によって消費された分のインクは、キャリッジ３１０の動きに追従可能なチューブ２３０とジョイント針ユニット５００を介して、ＩＪヘッドに連続的に供給されるようになっている。

図２は、ＩＪヘッド１００の分解斜視図である。ＩＪヘッド１００は、液体を吐出する吐出素子を有する吐出ヘッド部１１０と、接合シール１６０、サブタンクユニット１５０、および蓋部材２００が、この順にＺ方向に積層されて構成されている。本実施例において、サブタンクユニット１５０はＸ方向に並列する２つのユニットから成り、それぞれが６色のインクに対応する６つの液室を有している。それぞれのサブタンクユニット１５０に対応づけて用意された接合シール１６０はゴム部材で構成されており、サブタンクユニット１５０における個々の液室の開口部と吐出ヘッド部１１０におけるインク別の流路の開口部とを連結している。吐出ヘッド部１１０とサブタンクユニット１５０の間に接合シール１６０を挟んだ状態で、ビス１７０によってこれらを連結固定することにより、液室とインク流路との間で液体が混合したり空気が流入したりするのを防いでいる。

サブタンクユニット１５０の＋Ｙ方向の側面には、後述するジョイント針２１３を受けるためのジョイントカバー１４０が配備されている。ジョイントカバー１４０には、ジョイント針２１３を挿入するためのジョイント開口１８０が所定の位置に６つずつ形成されている。それぞれのジョイント開口１８０の内側には、ジョイント針２１３の挿入を受けこれを保持するリング状のニードルシール１３３が配備されている。ジョイントカバー１４０は、ジョイント針２１３が直接挿入されるニードルシール１３３の６つを共通して保持し、その抜けを防止する役割を担っている。

図３（ａ）は、本実施例のＩＪヘッド１００に設けられるジョイントカバー１４０を示す図であり、図３（ｂ）はこのジョイントカバー１４０に結合する、インクジェット記録装置側に設けられるジョイント針ユニット５００のレイアウトを示す図である。図３（ｂ）に示すように、サブタンクユニット１５０の一側面側にはジョイント開口１８０と位置決め開口１１１、１１２が設けられている。ジョイント針ユニット５００には、ジョイントカバー１４０と対向させた姿勢における個々のジョイント開口１８０に相当する位置にジョイント針２１３が配置されている。また、ジョイント針ユニット５００とジョイントカバー１４０の相対的な位置決め構成として、ジョイント針ユニット５００には位置決めを行うための位置決め部材である位置決めピン５０１および５０２が形成されている。一方、ジョイントカバー１４０には位置決め開口１１１および１１２が形成されている。

本実施例において、片側の位置決め開口１１１は丸穴であり、ジョイント針ユニット５００の位置決めピン５０１と略同径である。もう片側の位置決め開口１１２aは長穴であり、その短径はジョイント針ユニット５００の位置決めピン５０２と略同径になっている。そして、位置決めピン５０１、５０２と位置決め開口１１１、１１２を向き合わせた状態で接合させることにより、各ジョイント針２１３も対応するジョイント開口１８０に係合され、同一平面に形成されている各パーツが所定の位置に固定される仕組みになっている。

図４は、１つのジョイント針２１３とニードルシール１３３の接続状態を示す断面図である。ジョイント針２１３はジョイントカバー１４０のジョイント開口１８０を＋Ｙ方向に進行し、ニードルシール１３３に到達する。ニードルシール１３３はリング状のゴム材料で構成され、その内径はジョイント針２１３の外径よりも小さい。よって、ジョイント針２１３が差し込まれることにより、ニードルシール１３３は押し広げられ、ジョイント針２１３の外周にフィットする。これにより、インク供給系の接続が確立し、ジョイント針２１３から供給されるインクが＋Ｙ方向に流入し、空気などの流入やインク漏れは抑制される。一方、ニードルシール１３３は、ジョイント針２１３と間の摩擦に伴うＹ方向への力も受ける。このため、ニードルシール１３３を支えているニードルシール保持部１１３にもＹ方向の力が作用する。

ここで、再度図６（ａ）および（ｂ）を参照し、本実施例のレイアウトを特許文献１と比較する。特許文献１では、位置決めピン３０１ａ、３０１ｂや位置決め開口４０１ａ、４０１ｂが、ジョイント針３０２やジョイント開口４０２よりも−Ｚ方向側に配備されている。すなわち、位置決めピン３０１ａ、３０１ｂや位置決め開口４０１ａ、４０１ｂが、ジョイント針３０２やジョイント開口４０２よりも、吐出ヘッドとサブタンクを介在する接合シールに近い位置にある。これに対し、本実施例の位置決めピン５０１、５０２や位置決め開口１１１、１１２は、ジョイント針２１３やジョイント開口１８０よりも接合シールから離れた位置に配されている。

本実施例のインクジェット記録装置においては、図１を参照するに、キャリッジ３１０に対し、まずＩＪヘッド１００を装着し固定した後、チューブが連結されたジョイント針ユニット５００をジョイントカバー１４０に接続する。このため、ジョイント針２１３の挿入に伴って発生するＹ方向の力はキャリッジ３１０からの抗力となり、ＩＪヘッド１００の内部に伝わる。本実施例のような吐出ヘッド部１１０とサブタンクユニット１５０を積層して連結させた構成においては、挿入方向と平行な成分を含んでいる接続面すなわち接合シールの近傍が、最も抗力の影響を受けやすい箇所となる。しかしながら、図３（ａ）および（ｂ）で説明したような本実施例のレイアウト構成を採用すれば、接続面における上記抗力の影響を小さく抑えることが出来る。

図５（ａ）および（ｂ）は、本実施例のレイアウト構成を採用することによる作用効果を説明するための図である。図５（ａ）は、ジョイント針２１３とニードルシール１３３による連結部が、位置決めピン５０２と位置決め開口１１１の連結部よりも、Ｚ方向において接合シール１６０から離れている状態を示している。一方、図５（ｂ）は、本実施例のように、ジョイント針２１３とニードルシール１３３による連結部が、位置決めピン５０２と位置決め開口１１１の連結部よりも、Ｚ方向において接合シール１６０に近い状態を示している。

ジョイント針２１３が挿入されると、摩擦に伴ってＹ方向の力Ｆが発生する。このような力Ｆは、キャリッジ３１０内に固定されたサブタンクユニット１５０を回動しようとするモーメント力Ｍを生み出し、このモーメント力Ｍは、部品の最も弱い部分すなわち吐出ヘッド部１１０とサブタンクユニット１５０の連結部分に影響を与えやすい。

このため、所定以上のモーメント力Ｍが所定期間維持されると、サブタンクユニット１５０が接合シール１６０から剥がれ、接合シール１６０によるシール作用が損なわれ、インク供給路内に空気が混入したり供給路内のインクが漏れ出したりするおそれが生じる。更に、インク供給経路内に空気が侵入すると、インク供給が断続的になり、吐出が正常な吐出動作を行えず、画像劣化が招致される。また、このようなエアリークが発生すると、装置本体が備えるメンテナンスユニットで吐出ヘッドの回復処理を行っても、流入された空気を完全に取り除くことは困難で、ＩＪヘッド１００自体の交換が必要となる懸念が高くなる。
但し、連結部が受けるモーメント力Ｍの大きさは、連結部すなわち接合シール１６０からジョイント針２１３までのＺ方向の距離に依存する。すなわち、本実施例のように接合シール１６０からジョイント針２１３までの距離を従来よりも小さく（Ｂ＜Ａ）することにより、モーメント力（Ｍ＝ＦＡ）も従来（Ｍ＝ＦＢ）よりも小さく抑えることが出来る。結果、接合シール１６０におけるシール作用が欠損するおそれや、空気の混入やインク漏れの懸念を抑えることが出来る。

すなわち、本実施例によれば、複数のジョイント針を支持するジョイント針ユニットをサブタンクに連結する構成において、ジョイント針を連結する位置を、接合シールになるべく近い位置としている。これにより、連結に伴って外力が発生しても、ＩＪヘッドの最も弱い部分に作用する力を最小限に抑えることが出来る。

なお、以上では、吐出ヘッド部１１０とサブタンクユニット１５０と接合シール１６０をビス留めすることにより接合したが、これらの接合方法については上記形態に限定されるものではない。これら３部材は、接着剤を介して接合された形態であっても良いし、溶着接合されても良い。また、必ずしも接合シール１６０が別部材として用意されている必要も無い。

さらに、以上説明した実施例では、１つの吐出ヘッド部１１０に対し、サブタンクユニット１５０、接合シール１６０、ジョイントカバー１４０を２つずつ用意したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。サブタンクユニット１５０、接合シール１６０、ジョイントカバー１４０が１つずつ用意される形態であっても良いし、３つ以上ずつ用意される形態としても良い。更に、吐出ヘッド部を複数用意することも出来る。

さらにまた、本発明は１色のみのインクを吐出する吐出ヘッドであっても有効に機能する。この場合、サブタンクの液室やサブタンクに挿入されるジョイント針の数も１ずつとなる。

１００ インクジェットヘッド
１１０ 吐出ヘッド部
１１１、１１２ 位置決め開口
１４０ ジョイントカバー
１５０ サブタンクユニット
１８０ ジョイント開口
２１３ ジョイント針
５００ ジョイント針ユニット
５０１、５０２ 位置決めピン

Claims (6)

1. 液体を供給するためのジョイント針と、位置決めを行うための位置決め部材と、を備える記録装置に対して着脱可能な液体吐出ヘッドであって、
   液体を吐出する吐出ヘッド部と、
   前記ジョイント針が挿入されるジョイント開口と、前記位置決め部材と係合する位置決め開口とを一側面に備え、前記吐出ヘッド部に液体を供給するサブタンクユニットと、
   前記サブタンクユニットの前記一側面に交差する面と前記吐出ヘッド部との間に挟持され、前記サブタンクユニットから前記吐出ヘッド部へ供給される液体をシールするゴム部材と、
   を備え、
   前記吐出ヘッド部に対し、複数の前記サブタンクユニットが接続されており、
   前記交差する面と直交する方向に関して、前記ジョイント開口と前記ゴム部材との距離
   は前記位置決め開口と前記ゴム部材との距離よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記交差する面は、前記ジョイント針が前記ジョイント開口に挿入する挿入方向に沿っていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記吐出ヘッド部は複数の種類の液体を吐出可能であり、前記ジョイント針は前記複数の種類の液体のそれぞれについて用意されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記交差する面は、前記吐出ヘッド部の開口部と前記サブタンクユニットの開口部が、ビス留めによって接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記交差する面は、前記吐出ヘッド部の開口部と前記サブタンクユニットの開口部が接着剤または溶着によって接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドが装着されるキャリッジを有し、当該キャリッジを記録媒体に対して相対的に移動させながら、記録データに従って前記液体吐出ヘッドよりインクを吐出させることにより、前記記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置。