JPH11277762A - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタ部材の上流側に停滞している気泡に
より、印字動作時のインクの供給が損なわれないように
すること。 【解決手段】 ヘッドホルダ２８に連通するインク流出
口３５をインク供給針４５の拡開部４２よりも外側に配
置し、またインク供給針４５の中心線Ｃよりもインク流
出口３５側に偏した位置からインク流出口３５まで連通
する凹部４６、４７を形成し、これら凹部４６、４７を
区分するようにフィルタ部材４８を張設して、フィルタ
部材４８の有効領域に大きく成長した気泡Ｂの底部Ｂ１
が接触しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、ノズルからイン
ク滴を吐出して記録媒体に文字等の記録像を書き込むイ
ンクジェット式記録装置、より詳細にはインク貯蔵源か
らインクジェット記録ヘッドにインクを導くインク供給
路の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズル開口からインク滴を吐出させて記
録媒体に文字や画像を印刷するインクジェット式記録装
置は、インク中の塵埃や気泡が記録ヘッドに流入してイ
ンク滴の吐出を阻害するのを目的として、インクタンク
と記録ヘッドの間にフィルタ部材を介装されている。こ
のため、大量の気泡がフィルタ部材に捕捉されると、気
泡がインクの流路を狭めて記録ヘッドへのインクの供給
を阻害するという問題がある。このような問題を解消す
るため、例えば特開平7-117239号公報に見られるように
フィルタ部材に対向させてインク流路に連通し、かつフ
ィルタ部材の上面に対向するように円環状の凹部を形成
し、気泡をその浮力により凹部に収容することが提案さ
れている。

【０００３】これによれば、気泡を凹部で捕捉してフィ
ルタ部材への張り付きを防止できるものの、ノズル開口
をキャッピング部材で封止して記録ヘッドからインクを
吸引力により強制的に排出させる場合には、気泡が凹部
で保持されて排除が困難となり、大量のインクを消費し
たり、また強い吸引力を作用させる必要上、能力の大き
なポンプを必要とする等の問題がある。

【０００４】このような問題を解消するため、本出願人
は前に一端が前記インクカートリッジに、他端が前記イ
ンクジェット式記録ヘッドに接続するインク供給路の途
中に、一部を水平方向に対して傾斜させた第２の流路を
形成し、前記第２の流路に対して斜めに横切るようにフ
ィルタ板を配置することを提案した（特開平9-216375号
公報）。これによれば、インク流路の断面一杯にインク
をほぼ一様で、かつ淀み無く流すことができ、しかも流
路抵抗を下げて小さな気泡を確実に排出することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】反面、気泡排出動作
（以下、クリーニング動作）よりもインクの流速が遅い
印字動作において、非常に小さな気泡（例えば、インク
カートリツジ内に存在する微小気泡）がインク供給針に
流入した場合には、このような微小気泡はフィルターを
通過することができずにインク供給針内で漂遊すること
になり、やがてこれらの微小気泡が集まって大きな気泡
に成長する。そして最後にはフィルターに張り付いてイ
ンクの流路を大幅に狭めることになり、印字時における
インクの供給を阻害するという不都合がある。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
的とするところはクリーニング動作時にはインク供給針
に停滞している気泡を確実に排除することができ、かつ
印字動作時にインク供給針に流れ込んだ気泡に関りなく
安定したインクの供給ができるインクジェット式記録装
置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、インクカートリッジのイン
ク供給口に挿入されるインク供給針と、インク滴を吐出
するインクジェット式記録ヘッドとをヘッドホルダ及び
連結部材を一体的に固定してなるインクジェット式記録
装置において、前記インク供給針が筒状部と略円錐形の
拡開部とからなり、また前記インクカートリッジから前
記記録ヘッドにインクを供給するインク誘導路のインク
流出口が前記インク供給針の前記拡開部よりも外側に形
成され、また前記インク供給針の中心線よりも前記イン
ク流出口側に偏した位置から前記インク流出口と連通す
る凹部が前記連結部材に形成されていて、前記凹部を覆
うようにフィルタ部材を張設するようにした。

【０００７】

【作用】印字動作時にインク供給針に流れ込んだ小さな
気泡は、時間とともに互いに結合して大きな気泡に成長
するが、インク供給針の拡開部から偏した位置にあるイ
ンク流出口には引き込まれないため、インクの供給は妨
げられない。また、この成長した大きな気泡の底部が拡
開部の底面に接しても、インク供給針の中心より偏した
位置にあるフィルターの有効面には触れないため、印刷
に必要なインクの供給が妨げられることはない。

【０００８】

【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は本発明のインク
ジェット式プリンタで、キャリッジ１は、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にはその下面に後述するイン
クジェット式記録ヘッド６、７が、また上面には記録ヘ
ッド６、７にインクを供給するインクカートリッジ８、
９が着脱自在に搭載されている。キャリッジ１の移動経
路の非印字領域には各記録ヘッドを封止するキャップ１
０、１１を備えたキャッピング装置１２が配置されてい
る。キャッピング装置１２は、インク充填時等に吸引ポ
ンプユニット１３からの負圧を各キャップ１０、１１に
受けて記録ヘッド６、７に吸引力を作用させるように構
成されている。なお、図中符号１４は記録用紙を、また
符号１５は、クリーニングブレードをそれぞれ示す。

【００１０】図２は、記録ヘッドの一実施例を示すもの
であって、記録ヘッドは、圧力発生室２０、リザーバ２
１、及び圧力発生室２０とリザーバ２１とを接続するイ
ンク供給口２２を形成するスペーサ２３と、スペーサ２
３の一方の面を封止し、圧力発生室２０に連通するノズ
ル開口２４を備えたノズルプレート２５と、スペーサ２
３の他方の面を封止する封止板２６とを積層して構成さ
れた流路ユニット２７と、流路ユニット２７の固定部材
とインク誘導路形成部材とを兼ねるヘッドホルダ２８
と、連結部材２９とを固定部材３０で一体に固定して構
成されている。

【００１１】流路ユニット２７の各圧力発生室２０には
圧力発生手段、この実施例では軸方向に伸縮する圧電振
動子３１が用いられ、圧電振動子３１の先端を封止板２
６の圧力発生室２０に対向する領域に当接させて固定基
板３２を介してヘッドホルダ２８の収容室に固定するこ
とにより構成されている。

【００１２】なお、加圧手段としては、面方向でたわみ
振動する圧電振動子を、封止板２６の各圧力発生室２０
に対向する領域に設けたり、また各圧力発生室２０にイ
ンクを加熱、気化させる発熱素子を設けることにより構
成できる。

【００１３】ヘッドホルダ２８は、リザーバ２１にイン
クを供給するインク誘導路３３、この実施例ではヘッド
ホルダ２８を穿孔して形成されている。なお、インク誘
導路３３は、チューブ等の管路形成部材を用いて形成し
てもよい。

【００１４】インク誘導路３３の流路ユニット２７の側
の端部にリザーバ２１との接続口となるインク流出口３
３ａが、また連結部材２９の側の端部にブッシュ３４を
形成して、連結部材２９に形成されたインク流出口３５
とパッキン３６を介して接続するインク流入口３３ｂが
形成されている。

【００１５】連結部材２９には、上端がインクカートリ
ッジ８、９に設けられている図示しないインク供給口の
封止材を貫通する針先部４０を有する筒状部４１と、筒
状部４１から徐々に拡開するテーパ状の拡開部４２と、
固定部材を兼ねる基板部４３からなるインク供給針４５
が、インク供給針４５の中心線Ｃ1がインク流出口３５
から離れた位置、好ましくはインク流出口３５が拡開部
４２よりも外側に位置するように植設されている。

【００１６】また、インク供給針４５には、拡開部４２
からインク誘導路３３にかけて拡開部４２よりも勾配が
小さな斜面４６ａを有する連通凹部４６が形成されてい
る。

【００１７】一方、インク連結部材２９の前記インク供
給針４５と対向する領域には、図３に示したようにイン
ク供給針４５の中心線Ｃからインク流出口３５側に偏し
た位置から延び、かつインク供給針４５の連通凹部４６
の斜面４６ａとほぼ平行な斜面４７ａを備えた連通凹部
４７が形成されている。これら連通凹部４６、４７は、
フィルタ室を形成していて、連通凹部４７の開口面を覆
うように板状のフィルタ部材４８が、開口面の外周領域
を接着剤や溶着等により固定されて張設されている。な
お、図中符号４９は、連通開口を示す。

【００１８】この実施例において、インクカートリッジ
の交換や、また目詰まりを解消するために記録ヘッド
６、７をキャップ１０、１１で封止して吸引ポンプ１３
の負圧を作用させると、圧力発生室２０、インク供給口
２２、リザーバ２１、インク誘導路３３を介してインク
流出口３５に負圧が作用する。これによりインク供給針
４５の連通開口４９からインクカートリッジに吸引力が
作用してインクカートリッジのインクがインク供給針４
５を経由して記録ヘッド６、７に流れ込み、ノズル開口
２４からキャップ１０、１１に排出される。

【００１９】この吸引初期にはインク供給針４５の筒状
部４１、拡開部４２に大量の空気が存在するため、図４
に示したように筒状部４１の直径ｄよりも大きな径の気
泡Ｂが拡開部に発生するが、気泡Ｂのインク誘導路３３
側に偏して大きな負圧が作用するから、気泡Ｂは連通凹
部４６の斜面４６ａに簡単に引き込まれて記録ヘッド
６、７から外部に排出される。

【００２０】もとより、筒状部４１の径よりも小さな気
泡は、中心部からインク誘導路側に偏して流れるインク
に乗ってインク誘導路３３に引き込まれて記録ヘッド
６、７から外部に排出される。

【００２１】次に、インクの充填が完了した記録ヘッド
６、７により印字が行われると、カートリッジ８、９の
インクはインク供給針４５からインク誘導路３３を経由
して記録ヘッド６、７に流れ込む。この過程でインクカ
ートリツジ内のインクに含まれている微小な気泡は、イ
ンクと共にインク供給針４５に流入するが、クリーニン
グ時よりもインクの流速が遅い印字動作では、流入した
気泡はフィルタ部材４８を通過することができずに拡開
部４２で漂遊する。

【００２２】このような微小気泡は長時間の印字動作の
間にその数が増え、さらに時間の経過とともに互いに結
びついて、やがては図４に示すようにサイズの大きな１
つの気泡Ｂにまで成長する。そして最後には気泡Ｂの下
部がフィルタ部材４８に張り付いてフィルタ部材４８の
有効面積を損なうと、流路抵抗が増加してインクの供給
能力が低下する。このようなインク供給不足は、印字画
像に濃淡の斑を生じさせるなどして印字品質を極端に低
下させる。

【００２３】そして、インクの流速が、クリーニング時
よりも遅い印字動作にあっては図４に示す気泡Ｂが存在
しても気泡はほとんど変形せず、その底部Ｂ1が連結部
材２９に接することになる。

【００２４】したがって、本発明のように連通凹部４７
がインク供給針４５の中心線Ｃよりもインク流出口３５
の側に偏った位置に形成されていると、フィルタ部材４
８の気泡Ｂによる占領率が低く抑えられ、フィルタ部材
４８の有効面積を大きく確保できるため、印字に必要な
インクを十分に供給することができる。

【００２５】長時間の印字動作により気泡Ｂが図４に示
す状態よりもさらに大きく成長し、一部が分離してフィ
ルタ部材４８を通過して、インク滴の吐出に不良を来し
た場合には、インク充填時と同様に記録ヘッド６、７を
キャップで封止して負圧を作用させると、フィルタ部材
４８の上流側に停滞している気泡は、強い吸引力により
フィルタ部材４８を通過して記録ヘッド６、７に流れ込
んで簡単に排除される。

【００２６】なお、上述の実施例においては、インク供
給針４５の連通凹部４６の斜面４６ａがフィルタ部材４
８に対してインク流出口３５の側に緩やかに傾斜した場
合について説明したが、斜面４６ａがフィルタ部材４８
に対して平行に形成されていても同様の効果を奏する。

【００２７】また、連結部材２９の連通凹部４７の斜面
４７ａがフィルタ部材４８に対して平行に形成されてい
ても同様の効果を奏することができる。

【００２８】しかしながら、インク供給針４５の連通凹
部４６の斜面４６ａをインク流出口３５側が低くなるよ
うに形成することで、クリーニング時に気泡を排出する
のに必要な吸引力が小さくて済むため、望ましくは連通
凹部４６の斜面４６ａはインク流出口３５側が低くなる
形状、より望ましくは、連通凹部４６の斜面４６ａの傾
斜が開部４２の斜面４２ａの傾斜よりも緩やかな形状、
またさらに望ましくは、連通凹部４６の形状をインク流
出口３５側を頂点とする半円錐形状、または三角錐形状
に形成するのがよい。

【００２９】さらに、連結部材２９の連通凹部４７の斜
面４７ａもインク流出口３５側が低くなる形状、望まし
くはインク供給針４５の連通凹部４６の斜面４６ａと略
平行にすることで、２つの斜面４７ａ、４６ａで囲まれ
た空間の間隙を−様に保って気泡を速やかに排出させる
ことができる。

【００３０】なお、上述の実施例においては、ヘッドホ
ルダ２８とインク供給針４５を接合する部材を単なる連
結用の部材として構成しているが、例えば連結部材２９
の上面に受け面を形成してインクカートリッジを保持す
るカートリッジホルダとしての機能を持たせることもで
きる。

【００３１】また、上述の実施例においては、拡開部４
２のインク流出口３５側とは反対の斜面が連結部材２９
と接合される面までのテーバ形状として形成されていた
が、図５に示したように途中から垂直な面として形成す
ることにより、拡開部４２の容積を抑制してインク充填
時におけるインクの消費量を節減することができる。

【００３２】この場合、拡開部４２に存在できる最大サ
イズの気泡と接触することが無い位置に面を形成する
と、気泡の底部Ｂ1の位置は、インク供給針４５の中心
線Ｃ上から移動しないから、気泡Ｂの底部Ｂ1がフィル
タ部材４８の有効面に到達することがなく、気泡の有無
に関わりなくインク供給能力を確保することができる。

【００３３】さらに、拡開部４２のインク流出口３５側
とは反対側の斜面を、インク流出口３５から最も遠い領
域を谷とするようにＶ字状の凹形状に形成すると、吸引
初期にインクカートリッジからインク供給針４５の筒状
部４１を通過して抵開部４２に流入したインクのメニス
カスが、まずＶ字状の谷をインク誘導路とするようにし
て広がり、その後にインク流出口３５側に流れ込む。こ
れにより、インク充填時に比較的インクの流路が形成さ
れ難い、拡開部４２のインク流出口３６から最も遠い領
域にもインクを確実に充填して、空気溜りを形成するこ
となく拡開部４２の領域全体にインクを確実に充填する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク
供給針とインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッ
ドとをヘッドホルダと連結部材により一体的に固定した
インクジェット式記録装置において、インク供給針が筒
状部と略円錐形の拡開部とからなり、またインクカート
リッジから記録ヘッドにインクを供給するインク誘導路
のインク流出口がインク供給針の拡開部よりも外側に形
成され、またインク供給針の中心線よりもインク流出口
側に偏した位置からインク流出口と連通する凹部が連結
部材に形成されていて、凹部を覆うようにフィルタ部材
が設けられているので、印字動作時にインク供給針に流
れ込んだ小さな気泡が互いに結びついて大きな気泡に成
長しても、インク供給針の拡開部から偏した位置にある
インク流出口には引き込むのを阻止でき、また成長した
気泡の底部が拡開部の底面に接してもインク供給針の中
心より偏した位置にフィルタ部材の有効面に接触するの
を防止して、印字に必要なインクを確実に供給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット式プリンタの一実施例
を示す図である。

【図２】同上装置における記録ヘッドとカートリッジホ
ルダの近傍を拡大して示す断面図である。

【図３】インク供給針の流路及びインクカートリッジの
流路とフィルタ部材の位置関係を示す図である。

【図４】インク供給針に大きな気泡が発生した状態を示
す図である。

【図５】本発明の他の実施例を、インク供給針の近傍を
拡大して示す図である。

【符号の説明】

１ キャリッジ ６、７ インクジェット式記録ヘッド ８、９ インクカートリッジ １２ キャッピング装置 ２０ 圧力発生室 ２１ リザーバ ２２ インク供給口 ３１ 圧電振動子 ３３ インク誘導路 ３３ａ インク流出口 ３３ｂ インク流入口 ３５ インク流出口 ４０ 針先部 ４１ 筒状部 ４２ 拡開部 ４６、４７ 連通凹部 ４８ フィルタ部材 Ｂ 気泡 Ｂ１ 気泡の底部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクカートリッジのインク供給口に挿
   入されるインク供給針と、インク滴を吐出するインクジ
   ェット式記録ヘッドとをヘッドホルダ及び連結部材を一
   体的に固定してなるインクジェット式記録装置におい
   て、 前記インク供給針が筒状部と略円錐形の拡開部とからな
   り、また前記インクカートリッジから前記記録ヘッドに
   インクを供給するインク誘導路のインク流出口が前記イ
   ンク供給針の前記拡開部よりも外側に形成され、また前
   記インク供給針の中心線よりも前記インク流出口側に偏
   した位置から前記インク流出口と連通する凹部が前記連
   結部材に形成されていて、前記凹部を覆うようにフィル
   タ部材が張設されているインクジェット式記録装置。
2. 【請求項２】 前記インク供給針の前記拡開部から前記
   インク流出口側に張り出した連通凹部に、前記インク流
   出口側が低くなる斜面が形成されている請求項１に記載
   のインクジェット式記録装置。
3. 【請求項３】 前記インク供給針の前記連通凹部の斜面
   の傾斜が、前記拡開部の斜面の傾斜よりも緩く形成され
   ている請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
4. 【請求項４】 前記インク供給針の前記拡開部から前記
   インク流出口側に張り出した連通凹部が、前記インク流
   出口側を頂点とした略半円錐形状に形成されている請求
   項１に記載のインクジェット式記録装置。
5. 【請求項５】 前記インク供給針の前記拡開部から前記
   インク流出口側に張り出した前記連通通凹部が、前記イ
   ンク流出口側を頂点とした三角錐形状に形成されている
   請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
6. 【請求項６】 前記連結部材の前記連通凹部に、前記イ
   ンク流出口側が低くなる斜面が形成されている請求項１
   に記載のインクジェット式記録装置。
7. 【請求項７】前記連結部材の前記連通凹部の斜面が、前
   記インク供給針の前記連連凹部の斜面に平行に形成され
   ている請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
8. 【請求項８】 前記拡開部の前記インク流出口側とは反
   対の領域に円錐のテーパ形状と前記フィルタ部材に対し
   て垂直な壁面とが形成されている請求項１に記載のイン
   クジェット式記録装置。
9. 【請求項９】 前記拡開部の前記インク流出口側と反対
   の斜面が、前記インク流出口から最も離れた領域を谷と
   するＶ字状の凹部として形成されている請求項１に記載
   のインクジェット式記録装置。
10. 【請求項１０】前記連結部材が、前記インクカートリッ
    ジのカートリッジホルダを兼ねる請求項１に記載のイン
    クジェット式記録装置。
11. 【請求項１１】前記インク供給針が前記連結部材に超音
    波溶着法により固定されている請求項１に記載のインク
    ジェット式記録装置。
12. 【請求項１２】前記インク供給針が前記連結部材に接着
    剤により固定されている請求項１に記載のインクジェッ
    ト式記録装置。