(57)【要約】  【課題】  ノズルプレートを備えるヘッドユニットにインクを供給する際に、インク供給源に連通した一本のインク流路から分岐路を介して複数のインク供給口にインクを供給すると共に、それぞれのインク供給口に均等にインクを分配可能な構成のインクジェットプリンタヘッドを提供することである。【解決手段】  ヘッドユニット１が備える複数のインク供給口へインクを供給する際に、インク供給源からのインクを一本のインク流路２から分岐路５を介してそれぞれのインク供給口へ供給する構成とすると共に、前記一本のインク流路２と前記分岐路５との分岐部３に移動自在な転動体６を配設する構成とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが供給される複数のインク供給口を有し、前記インクを吐出して記録をするヘッドユニットと、インク供給源に連通した一本のインク流路と、該インク流路から分岐して前記ヘッドユニットに連通する分岐路とを有し、
前記複数のインク供給口へインクを供給する際に、前記インク供給源からのインクを、前記分岐路を介してそれぞれの前記インク供給口へ供給する構成とすると共に、前記一本のインク流路と前記分岐路との分岐部に移動自在な転動体を配設したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
前記分岐路において前記転動体は、供給される前記インクによって作られる静圧がより低い前記分岐路の方向に移動する構成とし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ヘッド。
【請求項３】
前記分岐部は凹部を有すると共に前記転動体が球体であって、該球体が前記凹部に移動自在に載置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項４】
前記凹部が球面状凹部であって、前記球体が容易に移動可能な程度の曲率を備えていると共に、前記球体が一方の分岐路方向に移動しても乗り越えない程度の大きさであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項５】
インクが供給される複数のインク供給口を有し、前記インクを吐出して記録をするヘッドユニットと、インク供給源と該インク供給源からのインクを一時的に貯留するインク貯留部とに連通した一本のインク流路と、前記インク貯留部から分岐して前記ヘッドユニットに連通する分岐路とを有し、
前記複数のインク供給口へインクを供給する際に、前記インク供給源からのインクを、前記分岐路を介してそれぞれの前記インク供給口へ供給する構成とすると共に、前記インク貯留部の中央部底面に湾曲面で構成された凹部を設けて、該凹部に球体を移動自在に載置したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項６】
前記凹部において前記球体は、前記インクが供給されることで前記分岐路間に生じる静圧の差により移動可能な程度の重さであって、移動した方向の分岐路の流路抵抗をインクの流通可能に増大させる程度の大きさであることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタヘッドは、インク供給源からインク供給通路を介してヘッドユニットのインク供給口へインクを供給し、該ヘッドユニットに装着されるプレート型の圧電アクチュエータにより、多数のノズル孔と連通する圧力室に所定の圧力を選択的に付与して、前記ノズル孔からそれぞれのインクを吐出する構成とされている。
【０００３】
前記ヘッドユニットのインク供給口には、前記インク供給通路に連なるインク流路を形成する樹脂製の流路部材が接続されており、該流路部材を経由してインク供給源からのインクを前記ヘッドユニットへ供給している。また、前記ヘッドユニットに設けられる複数のインク供給口に一本のインク流路から分岐路を介してインクを供給することも行われている。
【０００４】
これは、ヘッドユニットの下部に備えられたノズルプレートの全面から均一にインクを吐出するために、ノズルプレートの複数箇所に分配してインクを供給するためである。つまり、上記の例では、ヘッドユニットのインク供給口に、インク供給源からのインク供給通路に連なるインク流路と、それぞれのインク供給口に連なる分岐路とを備える流路部材が装着された構成とされている。
【０００５】
前記分岐路としては、通常、インク供給源からのインク供給通路に連通するインク流路を単に二股に分岐した形状が一般的である。
【０００６】
また、分岐路にエアが溜まりにくいように、テーパ状に拡開する傾斜面からなる分岐流路を備えるインクジェットプリンタヘッドが既に公開されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２０７０５号公報（第１−７頁、第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インク供給源からのインク供給通路に連通するインク流路を単に二股に分岐した形状の分岐路では、片側の一方にインクが流れ込む状態となっても、他方の流路にインクを供給する力は働かずに、ただその状態を維持するだけであり、均等に分配する流れに回復することはない。
【０００８】
また、テーパ状に拡開する傾斜面を備える分岐路においても、大きな流路を形成して流れを安定させるだけであり、分岐路のそれぞれに均等に分配する流れに回復する力は作用しない。
【０００９】
本発明の目的は、ノズルプレートを備えるヘッドユニットにインクを供給する際に、インク供給源に連通した一本のインク流路から分岐路を介して複数のインク供給口にインクを供給すると共に、それぞれのインク供給口に均等にインクを分配可能な構成のインクジェットプリンタヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、インクが供給される複数のインク
供給口を有し、前記インクを吐出して記録をするヘッドユニットと、インク供給源に連通した一本のインク流路と、該インク流路から分岐して前記ヘッドユニットに連通する分岐路とを有し、前記複数のインク供給口へインクを供給する際に、前記インク供給源からのインクを、前記分岐路を介してそれぞれの前記インク供給口へ供給する構成とすると共に、前記一本のインク流路と前記分岐路との分岐部に移動自在な転動体を配設したことを特徴としている。
【００１１】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、分岐路に移動自在な転動体を配設することで、インク流れに応じて移動する転動体により、流路抵抗を変動させるので、流れを均一にする力を作用させることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記分岐路において前記転動体は、供給される前記インクによって作られる静圧がより低い前記分岐路の方向に移動する構成としていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、インクが流れる分岐路方向に転動体が移動するので、流れの生じている分岐路を狭くし、流れの生じていない分岐路を広くするので、均等な流れに回復することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記分岐部は凹部を有すると共に前記転動体が球体であって、該球体が前記凹部に移動自在に載置されていることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、転動体が所定の凹部内に載置されるので、該凹部からはみ出したり、飛び出したりすることがない。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記凹部が球面状凹部であって、前記球体が容易に移動可能な程度の曲率を備えていると共に、前記球体が一方の分岐路方向に移動しても乗り越えない程度の大きさであることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、球面状凹部に球体が移動自在に載置しているので、３６０°の全方向に移動自在な転動体とすることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、インクが供給される複数のインク供給口を有し、前記インクを吐出して記録をするヘッドユニットと、インク供給源と該インク供給源からのインクを一時的に貯留するインク貯留部とに連通した一本のインク流路と、前記インク貯留部から分岐して前記ヘッドユニットに連通する分岐路とを有し、前記複数のインク供給口へインクを供給する際に、前記インク供給源からのインクを、前記分岐路を介してそれぞれの前記インク供給口へ供給する構成とすると共に、前記インク貯留部の中央部底面に湾曲面で構成された凹部を設け、該凹部に球体を移動自在に載置したことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、インク貯留部を介して分岐路にインクを供給する際に、インク流れに応じて自在に移動する球体により、流路抵抗を変動させるので、流れを均一にして各分岐路に分配する力を作用させることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、前記凹部において前記球体は、前記インクが供給されることで前記分岐路間に生じる静圧の差により移動可能な程度の重さであって、移動した方向の分岐路の流路抵抗をインクの流通可能に増大させる程度の大きさであることを特徴としている。
【００２１】
上記の構成を有する請求項６に係る発明によれば、インクが流れる分岐路方向に球体が
移動するので、流れの生じている分岐路を狭くし、流れの生じていない分岐路を広くして、均等な流れに回復することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるインクジェットプリンタヘッドであれば、インク供給源に連通した一本のインク流路から、ヘッドユニットに形成される複数のインク供給口にインクを均等に分配して供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態を、図１から図５に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明に係る分岐路を有するインク貯留部の模式図である。図２はインク貯留部に備えられる転動体の動きを示しており、（ａ）は図中の右側の分岐路にインクが流れた状態を示す模式図であり、（ｂ）は図中の左側の分岐路にインクが流れた状態を示す模式図であり、（ｃ）は左右の分岐路の両方に均等に流れる状態を示す模式図である。図３はインク貯留部を備えない分岐路の一例を示す模式図である。図４にはヘッドユニットと流路部材との一例を示しており、（ａ）は流路部材を備えるヘッドユニットの一例を示す斜視図であり、（ｂ）はインク流路を示す模式図である。図５はインクカートリッジを装着したインクジェットプリンタヘッドの一例を示す全体斜視図である。
【００２５】
本発明に係るヘッドユニットはインクジェットプリンタヘッドに装着され、インク供給源（例えばインクカートリッジ）から供給されるインクを、前記ヘッドユニットが備えるノズルプレートの多数のノズル孔から噴射して印字記録するものである。
【００２６】
そのために、ヘッドユニットのインク供給口には、異物やゴミ等が流れ込むのを防止するフィルタを備える流路部材が配設されている。
【００２７】
まず、インクジェットプリンタヘッドの概要について図４と図５により説明する。
【００２８】
図５は、インクジェットプリンタヘッドＨの一例を示している。このインクジェットプリンタヘッドＨは、これを搭載するキャリッジを搬送される被記録媒体に対して走査して印字するインクジェットプリンタの一構成部品である。図に示すように、インクジェットプリンタヘッドＨは、主には、色の異なるインクを貯留している複数のインクカートリッジ８（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ）と、これを着脱可能に搭載するヘッドホルダ９と、この図では見えない位置にあるので示されていないが、ヘッドホルダ９の底面部に装着されているヘッドユニット（後述）とから構成される。このインクジェットプリンタヘッドＨは、印字をするために、キャリッジに搭載されるものである。
【００２９】
インクジェットプリンタヘッドＨは、インクカートリッジ８の他に、前記インクカートリッジ８のインク供給口に連なるジョイント部材と、該ジョイント部材に接続してインクを供給される複数のヘッドユニット（後述）を備えている。なお、それぞれのヘッドユニットはインクを吐出するノズルプレートやアクチュエータプレート等の複数の基板を積層した構成で、インクジェットプリンタのヘッドユニットとして周知のものであり、その構成についてはここでは詳述しない。また、それらのヘッドユニットはヘッドホルダ９の底面部裏面に装着される。そのため、それぞれのインクカートリッジ８からジョイント部材を介してインクを前記ノズルプレートへインクを供給可能とするために、各ヘッドユニットはヘッドホルダ９の底面部を貫通しジョイント部材に接続する流路部材１１（図４参照）を装着している。
【００３０】
本実施の形態では、ヘッドユニットの両端に複数のインク供給口を設けた構成とされて
いる。これは、ヘッドユニットの下部に備えられたノズルプレートの全面から均一にインクを吐出するために、ノズルプレートの両側の複数箇所に分配してインクを供給するためである。つまり、上記の例では、ヘッドユニットのインク供給口に、インク供給源からのインク供給通路に連なるインク流路と、それぞれのインク供給口に連なる分岐路と流路部材が装着された構成とされている。
【００３１】
図４（ａ）にはヘッドユニット１の一例を示しているが、一方の端部側に４個の流路部材１１を装着した例である。また、図４（ｂ）にはヘッドユニット１の両側にそれぞれ装着される流路部材１１にインクを分配して供給している模式図を示している。
【００３２】
即ち、一つの色のインクに対応するジョイント部の一つのインク流路に対して、両側の流路部材１１に連なる二つの流路が接続しており、図４（ｂ）の模式図に示すようにインク流路２から分岐部３を介して分岐路５（５Ａ、５Ｂ）に分岐している。つまり、一つの色のインクに対応して形成される流路がヘッドユニット１の両側に分岐している。
【００３３】
このように、本実施の形態では、ヘッドユニット１のインク供給口部には、一つの色のインクに対して複数のインク供給口が形成されている。
【００３４】
一般に、通常の印字動作中のインク消費量は、インク全体に緩やかな流れを作る程度であり、各ノズルへのインク供給に対してヘッドユニット１へのインク補給は過不足無く行われる。一方、インクの初期導入時やインクカートリッジの交換時には、流路中に浸入することがある気泡を排出する必要があるので、パージ処理を行う。このとき、インクに強い流れを起こしてエア溜まりや気泡をインクと共に排出する。しかし、ヘッドユニット１内の流路抵抗にアンバランスがあると、インクは少しでも流路抵抗の低いところを選んで流れてしまう傾向がある。
【００３５】
そこで、速やかにインクを行き渡らせる具体的な例について、図１から図３により詳細に説明する。
【００３６】
図１にはインク供給源からヘッドユニット１へ、インクを供給する一本のインク流路２と二つの分岐路５Ａ、５Ｂと、これらの流路の分岐部３にインク貯留部４を設けた例を示している。
【００３７】
また、パージ処理に対応して、ヘッドユニット１の下部に備えられたノズルプレート１０に吸引ポンプを有する吸引部材２０を装着しインクを流す際の状態を示している。
【００３８】
前記インク貯留部４には転動体６を移動自在に配設している。これは、前記転動体６を球体とし、該球体を載置する部材に、前記球体が容易に移動可能な程度の曲率を備えた球面状凹部７を設ける構成とすることで実現可能である。
【００３９】
前記転動体６は球面状凹部７を移動自在な球体であるので、インク貯留部４内をインクが流れる際の静圧変動に応じて容易に移動可能な構成となる。その移動の状況について図２により説明する。
【００４０】
図２（ａ）には、図示されないインク供給源からインク流路２を介して供給されるインクの多くが、インク貯留部４から図面右側の分岐路５Ｂに流れ込んでいる状態を示している。これは、図面左側の一方の分岐路５Ａにエア溜まり等の不具合が生じた際に、該分岐路５Ａの流路抵抗が増大し、このために生じる分岐路５Ａと５Ｂの双方の分岐路のインク流れの抵抗差により発現する。
【００４１】
前記インク貯留部４は、前記インク流路２が分岐して双方の分岐路５Ａ、５Ｂに連なる分岐部３に設けられる空間であり、インクを一時的に貯留する部屋となる。また、その中央部底面に湾曲面で構成された凹部を設け、該凹部に転動体６を載置している。
【００４２】
もちろん、この時に、前記転動体６を球体とし、前記凹部を前記球体が容易に移動可能な程度の曲率を備えた球面状凹部７とすることで、該球面状凹部７に球体が移動自在に載置される構成となり、前記球体の周囲３６０°の全方向に移動自在な転動体６とすることができる。
【００４３】
また、球体である前記転動体６を所定の重さと所定の大きさとすることで、インク流れの変動により生じる静圧の差により容易に移動する構成とすることができる。
【００４４】
図に示すように、インクが一方の分岐路５Ｂ方向により多く流れる状態となると、インク流れにより生じる静圧の低下によって、上記の重さおよび大きさとした前記転動体６がインクのより多く流れている分岐路５Ｂ方向に引き寄せられて移動する。つまり、図中の実線に示す中央位置から、想像線に示す転動体位置６Ａに移動する。これにより、分岐路５Ｂ側の流路抵抗が増すことになり、分岐路５Ａ側にインクが流れ易くなる。
【００４５】
また、球面状凹部７内を移動自在な転動体６が前記球面状凹部７からはみ出さないためには、前記転動体６が移動してインク貯留部４の内壁４Ａに当接した状態となっても、転動体６が前記球面状凹部７の周縁７Ａを乗り越えない程度の大きさであればよい。
【００４６】
本実施の形態では、転動体６は、内壁４Ａの一点に当接する状態になっても、少なくとも球面状凹部７の湾曲面の一点にも当接する大きさを有している。
【００４７】
ここで、より多くのインクが一方の分岐路５Ｂに流れると、上記のように転動体６が引き寄せられ、分岐路５Ｂの流路面積を小さくする。つまり、分岐路５Ｂの流路抵抗が増大することになる。そのために、新たに供給されるインクは該分岐路５Ｂには流れ込み難くなって、分岐路５Ｂ以外に流れようとする力が作用する。
【００４８】
つまり、インク貯留部４内に移動自在な転動体６を配設することで、インク流れを均等に分配する作用力を発生させることができる。
【００４９】
一方、図２（ｂ）にはインク流路２から供給されるインクが分岐路５Ａ方向に流れた場合を示しているが、上記と同様に、インクが流れる分岐路５Ａ方向に転動体６が移動し、分岐路５Ａの流路抵抗を増大させる。
【００５０】
そのために、インク貯留部４内の球面状凹部７内を移動自在に載置されている転動体６の移動により、インクがより多く流れている分岐路の流路抵抗を増大させ、インクが流れている分岐路以外に流れさせる力が作用することになる。このために、初めは不均一な流れ状態であっても、前記作用力により、図２（ｃ）に示すような均一な流れとなり、両方の分岐路５Ａ、５Ｂにインクが均等に流れるようになる。そのため、図中の矢印に示すように、ヘッドユニット１の下部に備えられたノズルプレート１０の全面から均一にインクが排出されるようになる。また、自然にノズルプレート１０から全面的にインクが排出されるようになるのを待つよりも短時間で均一な排出状態に達することができる。
【００５１】
前記転動体６としては、インク流れの変動によって生じる静圧の差により移動して、流路抵抗を調整することができる程度の形状・大きさ・重さであればよく特に球体に限定されない。しかし、球体であれば、該球体の外周３６０°の全方向に移動自在な転動体とすることができるので、種々の形状の分岐部３あるいはインク貯留部４に容易に対応可能で
あり好適といえる。
【００５２】
図３には分岐部３にインク貯留部を備えておらず、単に分岐路５Ａ、５Ｂに分岐している別の実施例を示している。この場合でも、分岐部３に設けられている凹部７Ｂに移動自在に転動体６Ｄを載置した構成とすることで、インクがより多く流れている分岐路の流路抵抗を増大させ、インクが流れている分岐路以外に流れさせる力が作用することになる。このために、初めは不均一な流れ状態であっても、前記作用力により、速やかに図に示すような均一な流れとなる。すなわち、ノズルプレート１０の全面から均一にインクが吐出されるようになり、初期の印字精度を短時間で回復することができる。
【００５３】
この構成であっても、前記転動体６Ｄとしては、インク流れの変動によって生じる静圧の差により移動して、流路抵抗を調整することができる程度の形状・大きさ・重さであればよい。ただ、インク流路２から二本の分岐路５Ａ、５Ｂに直接分岐されており、大きなインク貯留部を備えていないので、その分小さな寸法の転動体６Ｄでよく、装置の小型化に有効な構成となる。
【００５４】
上記したように、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドは、ヘッドユニットが備える複数のインク供給口へインクを供給する際に、インク供給源からのインクを一本のインク流路から分岐路を介してそれぞれのインク供給口へ供給する構成とすると共に、前記一本のインク流路と前記分岐路との分岐部に移動自在な転動体を配設する構成としたので、インク流れに応じて移動する転動体により、流路抵抗を各分岐路間でバランスが取れるように調整することで、流れを均一にする作用力を発生する。
【００５５】
さらには、分岐部に球面状凹部を設け、該凹部内を移動自在な球体を配設する構成としているので、該球体の外周３６０°の全方向に移動自在な転動体とすることができ、種々の形状の分岐部に容易に対応可能であり、それぞれのインク供給口に均等にインクを分配可能な構成のインクジェットプリンタヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る分岐路を有するインク貯留部の模式図である。
【図２】インク貯留部に備えられる転動体の動きを示しており、（ａ）は図中の右側の分岐路にインクが流れた状態を示す模式図であり、（ｂ）は図中の左側の分岐路にインクが流れた状態を示す模式図であり、（ｃ）は左右の分岐路の両方に均等に流れる状態を示す模式図である。
【図３】インク貯留部を備えない分岐路の一例を示す模式図である。
【図４】ヘッドユニットと流路部材との一例を示しており、（ａ）は流路部材を備えるヘッドユニットの一例を示す斜視図であり、（ｂ）はインク流路を示す模式図である。
【図５】インクカートリッジを装着したインクジェットプリンタヘッドの一例を示す全体斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ヘッドユニット
２  インク流路
３  分岐部
４  インク貯留部
５（５Ａ、５Ｂ）  分岐路
６  転動体
７  球面状凹部
７Ａ  （凹部の）周縁
７Ｂ  凹部
８  インクカートリッジ
１０  ノズルプレート
１１  流路部材
Ｈ  インクジェットプリンタヘッド
【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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