WO1999001285A1 - Imprimante a jets d'encre - Google Patents

Description

明 細 書 インクジエツト式記録装置 技術分野

本癸明は、 印刷信号に対応してノズル開口からインク滴を吐出する記 録へッドと、 記録へッドにインクを供給するインクカートリッジとを備 えたインクジエツト式記録装置に関する。 背景技術

記録へッドと、 記録へッドにィンクを供給するィンクカートリッジと を備えたインクジヱ'ット式記録装置は、 記録へッドに連通するインク供 給針を、 またインクカートリッジにインク供給口を設けて、 インク力一 トリッジをインク供給釙に揷脱することでインクの補給が可能となるよ うに構成されている。

インク供給針 Aは、 第 1 3図に示したように記録へッド Bに連通する インク供給路 Cとの接続領域を拡開してフィルタ室 Dを形成し、 ここに 不織布ゃメッシュ材からなるフィルタ Eを設け、 インクカートリッジで 発生したり、 また成長した気泡や、 塵埃等をフィルタ Eで捕捉して記録 ッド Bへの流れ込みを防止するように構成されている。

しかしながら、 カラー印刷の印字品質を高めるため、 淡色系のインク をも使用する記録へッドにあっては、 少なくとも 6色分のインクを記録 へッドに供給する必要上、 記録へッド回りのスペースが相対的に狭くな つてインク供給針 Aの径をいきおい細くせざるを得ず気泡 Fがィンク供 給針 Aの內部に停滞して記録へッド Bへのィンクの供給に障害を来すと いう問題がある。

また、 記録密度や印字品質を高めるべく、 ノズル開口の個数が多い記 録へッドを使用した場合には、 大量のインクを記録へッドにスムーズに 供給するために、 フィルタ Eの面積を大きく して流路抵抗の低減を図る c 必要がある。 これに随伴してフィルタ材の上流側に大きな空間が生じ、 ここでのィンクの流速が低下して気泡を排出することが困難となる。 こ の気泡がフィルタ材に付着して流路抵抗を増大させ、 記録'へッドへのィ ンクの供給に障害を来すという問題がある。

また、 ィンク充塡時にフィルタ室 Dにサイズの大きな気泡 Bが流れ込 _χ 0 むと、 気泡 Bが堰となってインクの流れを阻害し、 フィルタ Eの上下間 での圧力勾配が大きくなる。

特に、 1本のインク供給針 Aからのインクを複数のインク供給路 Cに 分流させて複数のノズル開口列にインクを供給する記録ヘッドにあって は、 フィルタ室 Dの内面の濡れ性に不均一性があると、 インクは濡れ性

！ _c の高い部分を流れ、 ここを誘導路とし-てインク流路を形成する。 この誘 導路がインク供給路 Cと連通し易い位置の場合には、 フィルタ室 Dの内 部全体にィンクが充塡される以前にィンク供給路 Cにインクが流れ込む と、 インクの吸引に関らず大きな気泡 Fはフィルタ室 Dに取り残され、 排出が困難となる。

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発明の開示

本発明のインクジエツト式記録装置は、 第 1のインク供給流路からィ ンクの供給を受けてィンク滴を吐出する記録へッドと、 インクカートリ ッジから第 1のインク供給路までインクを輸送する第 2のインク供給路 2 5 と、 第 1のインク供給路と第 2のインク供給路との拡開部からなる接続 領域に介装されたフィルタとを備えたインクジエツト式記録装置におい て、 前記接続領域の第 2のインク供給路側に、 毛細管力でインクを前記 フィルタに誘導するィンク誘導路が形成されている。

したがって、 本発明の目的は、 インク充塡時における気泡による記録 へッドへのインクの流れを阻害させることなく、 かつ気泡を排除しつつ 記録へッドに確実に充填することができるインクジェット式記録へッド を提供することである。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明のインクジエツト式記録装置の一実施例を示す図で あり、 第 2図は、 同上インクジェット式記録装置のインクカートリッジ と記録へッドの接続関係を示す断面図であり、 第 3図は同上記録装置の 記録へッドのフィルタ室の近傍を拡大して示す断面図である。

第 4図は、 同上記録装置の第 2のィンク供給路を拡大して示す底面図 である。

第 5図 （a ) 乃至 （d ) は、 それぞれ同上装置の印刷時におけるフィ ルタ室における気泡の挙動を示す図である。

第 6図は、 本発明のインクジェット式記録装置に使用する記録ヘッド の他の実施例を示す図である。

第 7図 （a ) 乃至 （c ) は、 それぞれ同上記録ヘッドのインク供給針 の一実施例を示す底面図と、 A— A線、 及び B— B線における断面図で ある。

第 8図 （I) 乃至 （III) は、 それぞれインク充塡時における同上記録 へッドのフィルタ室でのインクの流れを示す図である。

第 9図 （a ) 乃至 （c ) は、 それぞれインク供給針の他の実施例を示 す底面図と、 A— A線、 及び B— B線における断面図である。

第 1 0図 （a ) 乃至 （d ) は、 インク供給針の他の実施例を示す断面 図である。

第 1 1図 （a ) 、 （b ) は、 それぞれ本発明の他の実施例を示す断面 図と斜視図である。

第 1 2図 （a ) 、 （b ) は、 それぞれ本発明の他の実施例を示す断面 図である。

第 1 3図は、 従来のインク供給針のおける気泡による記録へッドへの インク供給が減少する現象を説明する図である。 発明の好ましい実施例

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。 第 1図は、 本発明のインクジエツト式記録装置の一実施例を示すもの であって、 印字信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッド 1は、 ィ ンク力一トリッジ 2 -と共にキヤリッジ 3に搭載されていて、 キヤリッジ 駆動モータ 4により記録用紙 5の幅方向に往復動してノズル開口からィ ンク滴を吐出し、 また後述するインク流路を介してインクカートリッジ 2から印刷で消費した分のインクの供給を受けている。

非印字領域にはキヤッビング装置 6が設けられていて、 記録へッド 1 を封止してノズル開口の乾燥を防止したり、 またノズル開口の目詰まり 解消時や、 インクカートリッジ 2の交換後のインク充塡の際に吸引ボン プ 7から負圧の供給を受けるように構成されている。 するためのや、 ク ーニング部材 7が設けられている。

第 2図は、 上述した記録へッド 1とインクカートリッジの一実施例を 示すものであって、 キヤリッジ 3の上面にはカートリッジホルダ 8が設 けられ、 また下面には記録へッド 1を固定するへッドホルダ 9が固定さ れている。

記録へッド 1は、 へッドホルダ 9に通孔を穿設して形成された第 1の インク供給路 1 1 0からインクの供給を受けるリザ一バ 1 1と、 インク 供給口 1 2を介してリザーバ 1 1からインクの供給を受け、 ノズル開口 1 3からインク滴を吐出する圧力癸生室 1 4と、 圧力発生室 1 4を加圧 する加圧手段 1 5とから構成されている。

キャリッジ 1のインクカートリッジと対向する面には、 第 3図に示し たようにインクカートリッジ 2のインク供給口 1 6に接続する第 2のィ ンク供給路となるインク供給針 1 7が植設されている。

第 1のインク供給路 1 0とインク供給針 1 7との接続領域には、 境界 部を拡開方向とするように空間を形成してフィルタ室 1 8 a、 1 8 bを 形成して、 ここにインク中の気泡や塵埃を除去するフィルタ 1 9が張設 されている。

そして、 インク供給針 1 7側のフィルタ室 1 8 bには、 第 4ずに示し たように先端が中心方向に突出する凸片 2 0、 2 0、 2 0、 · · · ·が、 ィ ンクを毛細管力で誘導できる程度の溝 2 1を形成できるピツチで放射状 に複数形成されている。 なお、 図中符*号 2 2は、 インクカートリッジ 2 のインクをインク供給針 1 7に吸引するインク誘導孔を示す。

この実施例において、 インクカートリッジ 2のインク供給口 1 6をィ ンク供給針 1 7に挿通し、 記録へッド 1をキヤッビング装置 6で封止し て吸引ポンプ 6からの負圧を作用させると、 インクカートリッジ 2のィ ンクがィンク誘導孔 2 2からフィルタ室 1 8 b、 1 8 aを経由して記録 へッド 1に流れ込み、 インクカートリッジ 2からノズル開口 1 3までの 流路に停滞している気泡がインクと共に外部に排出される。

このようにしてインクカートリッジ交換後のインク充塡作業が終了し た段階で、 記録ヘッド 1に駆動信号を供給すると、 記録ヘッド 1からィ ンク滴が吐出する。 インク滴の吐出による記録へッド側の圧力低下によ りインクカートリッジ 2のインクが記録へッド 1に流れ込み、 印刷によ り消費され分のインクが記録へッド 1に補給される。

一方、 第 5図 （a) 、 (b) に示したようにインクカートリッジ装着 時、 または印刷期間中にィンクカートリッジ内で発生した気泡 B 1がィ ンク供給針 1 7に流れ込むと、 気泡 B 1はフィルタ 1 9を通過すること 5 が出来ず、 上部のフィルタ室 1 8 bに停滞して、 凸片 20、 20、 20 ····に付着する。

このように凸片 20、 20、 20 ·· '·に捕捉された気泡 'B 1が、 成長 して大きな気泡 B 2になると、 第 5図 （c) 、 (d) に示したように凸 片 20の先端 2.0 aで捕捉される。 この状態でも凸片 20の間に形成さ 0 れて複数の溝 2 1、 2 1、 2 1 ····が依然としてインクにより満たされ ているから、 溝 2 1、 2 1、 2 1 ·· ··の毛細管力によりフィルタ室 1 8 b、 1 8 aにインクが流れ込む。 これにより、 印刷に必要な量のインク を記録へッド 1に供給することができ、 気泡の停滞に関りなく印刷を継 続することができる。

c 長期間の印刷により記録ヘッド 1に * 詰まりが生じた場合には、 記録 ヘッド 1をキヤッビング装置 6で封止して流路全体に負圧を作用させる と、 インクカートリッジ 2のインクがィンク誘導孔 2 2からフィルタ室 1 8 b、 1 8 aに高速度で流れ込む。 この高速のインク流は、 凸片 20、 20, 20 ·· ··で捕捉されている気泡 B 2をフィルタ 1 9に引き込んで、 0 小片に分割しながら記録ヘッド 1に吸い込み、 ノズル開口 1 3からキヤ ッビング装置 6に排出する。

第 6図は、 本発明の他の実施例を示すものであって、 この実施例は、 1本のインク供給針 30によりへッドホルダ 3 1の複数の第 1のインク 供給路 3 2、 3 2にインクを供給している。

r ヘッドホルダ 3 1の上面には、 第 1のインク供給路 3 2、 3 2のイン ク流入口側に連通し、 ここにフィルタ室 3 3となる凹部が形成されたフ ィルタ室形成部材 3 4が固定されている。 フィルタ室 3 3には水平にフ ィルタ 3 5が配設され、 その上面に第 2のインク供給路を形成するイン ク供給針 3 0が装着されている。

インク供給針 3 0は、 上部を針状に形成した揷入部 3 6と、 その下部 に 2本の第 2のインク供給路 3 2、 3 2をカバーするようにロート状に 拡開したフィルタ室 3 7を形成して構成されており、 第 7図に示したよ うに揷入部 3 6の下端近傍から各インク供給路 3 2、 3 2'から離れた位 置、 望ましくはこの実施例では 2本のインク供給路 3 2、 3 2が対向す る領域の中間の領域、 つまり各インク供給路 3 2、 3 2から最も離れた 位置を終端とするように延びる溝 3 8、 3 8がフィルタ室 3 7の内面に 形成されている。 なお、 図中符号 3 8は、 インク誘導孔を、 符号 3 9は 固定枠を示す。

この実施例において、 使用に先立って初めてインクカートリッジ 2を 装着し、 記録へッド 1をキヤッビング装置 6により封止して吸引ポンプ 7を作動させ、 記録ヘッド 1に負圧を作用させ初期充塡を施す。

この負圧は、 ノズル開口 1 3から圧力発生室 1 4、 インク供給口 1 2、 リザーパ 1 1、 第 1のインク供給路 3 2を経由してインク供給針 1 6に 作用して、 インクカートリッジ 2のィンクがィンク供給針 3 0の挿入部 3 6に吸引される。 揷入部 3 6から流れ込んだインクは、 挿入部 3 6の 下端に位置する溝 3 8、 3 8の毛細管力で引寄られ （第 8図 （I) ) 、 この溝 3 8、 3 8、 及びその近傍の領域を濡らしながらフィルタ 3 5に 到達し、 第 2のインク供給路 3 2、 3 2から離れた領域を最初に部分的 に濡らす （第 8図 （II) ) 。

吸引が継続して流路全体の負圧が強まると、 溝 3 8、 3 8を誘導路と _c するようにして大きな流量でインクがフィルタ室 3 7に流れ込む。 イン クはフィルタ室 3 7の空気、 もしくは気泡 Bをインク供給路 3 2側に圧 縮しながら、 その占有領域を拡大していく （第 8図 （III) ) 。

—方、 第 2のインク供給路 3 2、 3 2は、 吸引ポンプ 7の負圧を受け ているため、 フィルタ室 3 7から押し出されて来た空気、 もしくは気泡 Bを吸い込んで、 記録へッド 1のノズル開口 1 3からキヤッビング装置 c 6に排出される。

第 9図は本発明の他の実施例を示すものであって、 この実施例におい ては挿入部 3 6の下端近傍から各インク供給路 3 2、 3 2'から離れた領 域、 望ましくはインク供給路 3 2、 3 2の中間の位置を終端とするよう に延びるリブ 4 0、 4 0が形成されている。

I 0 この実施例よれば、 リブ 4 0の側面とフィルタ室 3 8の内面とで形成 される隙間 4 1、 4 1がインクに対して毛細管力を発現するから、 やは りインク充塡初期にはリブ 4 0、 4 0の両面に沿ってインクがインク供 給路 3 2、 3 2から離れた領域に誘導され、 この離れた位置から空気を インク供給路 3 2、 3 2に押しやってフィルタ室 3 7から排除する。

！ c なお、 上述の実施例においては、 インク供給針 3 0のフィルタ室 3 7 に溝 3 8やリブ 4 0を一体に形成しているが、 第 1 0図 （a ) 、 ( c ) に示したように溝 4 2、 またはリブ 4 3を形成した部材 4 4、 4 5を、 第 1 0図 （b ) 、 ( d ) に示したようにインク供給針 4 6のフィルタ室 4 7に装塡するようにしても同様の作用を奏することは明らかである。

2 0 この実施例によれば、 インク供給針を製造する金型の変更を要するこ となく、 ィンク充塡時のィンクの充塡速度と気泡の排除性を改善するこ とができる。

また、 上述の実施例においては、 フィルタ室の周面に位置するように インク誘導路を形成しているが、 第 1 1図 （a ) 、 ( b ) に示したよう 2 _c にインク供給針 4 8と同軸にフィルタ 3 5の中心に到達する誘導体 4 9 を形成しても同様の作用を奏する。 すなわち、 第 1 1図 （a ) に示した実施例は、 インク供給針 4 8と一 体に誘導体 4 9を形成したものであり、 また第 1 1図 （b ) に示した実 施例は、 フィルタ室 5 0に装塡可能でかつインク流通窓 5 1、 5 1、 … を備えた部材 5 2の中心線上に柱状体誘導体 5 3を^成したものである。 これら誘導体 4 9、 5 3は、 その下端がフィルタ 3 5の表面にインクを 引き渡せるようにフィルタ 3 5に実質的に接触する程度の長さに調整さ れている。

これらの実施例によればインク供給針 4 8に流入したインクが誘導体 4 9、 5 3の表面にガイドされ、 インク供給路 3 2、 3 2から離れたフ ィルタ 3 5の中心部を最初に濡らすから、 やはり前述と同様に気泡を排 除つつィンクを充塡することができる。

さらに、 上述の実施例においては、 溝、 またはリブとこれが形成され ている內面との間隙による毛細管力によりインクを誘導するようにして いるが、 第 1 2図 （a ) に示したようにインク供給針 5 4のフィルタ室 5 5の内周面や、 また第 1 2図 （b ) に示したようにフィルタ室に装塡 される部材 5 6の内周面にインクに対して親和性を有する薬剤の層 5 7、 5 8を上下方向に帯状に形成しても同様の作用を奏する。

なお、 上述の実施例においては、 インク誘導路を 2本形成する場合に ついて説明したが、 1本または 3本以上形成しても同様の作用を奏する ことは明らかである。 さらに上述の実施例においては、 インク供給路が ッドホルダに形成した貫通孔により構成されている記録へッドに例を 取って説明したが、 チューブ等の^の部材でィンク供給路が形成された 記録へッドに適用しても同様の作用を奏することは明らかである。 産業上の利用可能性

以上、 説明したように本発明においては、 フィルタの上流側に形成し たインク誘導手段により気泡の存在に関りなく、 記録へッドへのィンク の供給を確保でき、 印字に必要なインクを確実に記録へッドに供給する ことができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 第 1のインク供給流路からインクの供給を受けてィンク滴を吐出す る記録へッドと、 インクカートリッジから第 1のインク供給路までイン クを輸送する第 2のインク供給路と、 第 1のインク供給路と第 2のイン ク供給路との拡開部からなる接続領域に介装されたフィルタとを備えた インクジヱット式記録装置において、

前記接続領域の第 2のィンク供給路側の内面に、 毛細管力でインクを 前記フィルタに誘導するィンク誘導路が形成されているインクジヱット 式記録へッド。

2 . 前記インク誘導路が、 気泡を捕捉できる程度のピッチで放射状に凸 片を設けて形成されている請求の範囲 1に記載のインクジエツト式記録

3 . 隣接する前記凸片の間にインクを毛細管力により前記フィルタに供 給できる溝が形成されている請求の範 « 2に記载のィンクジェット式記

4 . 前記インク誘導路が、 前記第 2のインク供給路のインク流入口側か ら第 1のィンク供給口に対向しない領域に延びて形成されている請求の 範囲 1に記載のインクジヱット式記録へッド。

5 . 前記インク誘導路が、 第 1のインク供給路から最も離れた位置に形 されている請求の範囲 4に記載のインクジ-ット式記録へッド。

6 . 前記インク誘導路が、 溝により形成されている請求の範囲 4に記載 のインクジュット式記録へッド。

7 . 前記インク誘導路が、 リブにより形成されている請求の範囲 4に記 載のィンクジェット式記録へッド。

8 . 前記インク誘導路が、 前記接続領域に一体に形成されている請求の 範囲 4に記载のィンクジヱット式記録へッド。

9 . 前記インク誘導路が、 溝形成部材を前記接続領域に装塡して形成さ れている請求の範囲 4に記载のィンクジェット式記録へッド。

1 0 . 前記インク誘導路が、 リブ形成部材を前記接続領域に装填して形 成されている請求の範囲 4に記載のィンクジェット式記録へッド。

1 1 . 前記インク誘導路が、 第 2のインク供給路と同軸となるように形 成されている請求の範囲 4に記載のインクジエツト式記録へッド。

1 2 . 前記インク誘導路が、 前記接続領域に装塡可能なホルダに、 第 2 のィンク供給路と同軸に位置する柱状体により形成されている請求の範 囲 1 1に記载のィンクジェット式記録へッド。

1 3 . 前記インク誘導路が、 他の領域よりも前記インクに対して親和性 を向上させる親和処理層により形成されている請求の範囲 4に記载のィ ンクジェット式記録ヘッド。