(57)【特許請求の範囲】
【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、前記インク供給針が固定され、かつインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドにインクを供給するインク流出口が形成された連結部材と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、
前記インク供給針は、筒状部と、円錐形の拡開部と、前記拡開部の傾斜よりも緩い傾斜を有し、かつ前記拡開部よりも外側に位置する第１の連通凹部とを備え、
前記連結部材には、前記第１の連通凹部に対向する位置に前記インク流出口が形成されると共に、前記インク供給針の中心線よりも前記インク流出口に偏した位置から前記インク流出口に連通し、前記インク流出口の側が低くなる斜面を有する第２の連通凹部が形成され、前記第２の連通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。
【請求項２】
前記第１の連通凹部と第２の連通凹部のそれぞれの斜面が相互に平行となるよう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。
【請求項３】
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。
【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、前記インク供給針が固定され、かつインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドにインクを供給するインク流出口が形成された連結部材と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、前記インク供給針は、筒状部と、円錐形の拡開部と、前記拡開部の傾斜よりも緩い傾斜を有し、かつ前記拡開部よりも外側に位置する第１の連通凹部とを備え、前記連結部材には、前記第１の連通凹部に対向する位置に前記インク流出口が形成されると共に、前記インク供給針の中心線よりも前記インク流出口に偏した位置から前記インク流出口に連通し、前記インク流出口の側が低くなる斜面を有する第２の連通凹部が形成され、前記第２の連通凹部を覆うようにフィルタ部材が張設されている。
【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１０、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２１、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２３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２３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２６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３３ａ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４５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４８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４８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４２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を通過して拡開部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。
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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