(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出部と、
前記吐出部に接続された圧力室と、前記圧力室内の圧力に応じて変形する可撓性フィルムと、を含む圧力調整機構を備えた第１のバルブユニットおよび第２のバルブユニットと、
前記第１のバルブユニットおよび前記第２のバルブユニットのそれぞれが所定の装着方向から装着され、かつ前記装着方向と直交する第１の方向に隣接して装着される装着部と、
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記第１のバルブユニットと前記第２のバルブユニットとの互いに対向する面には、前記圧力調整機構が夫々設けられており、
前記第１のバルブユニットおよび前記第２のバルブユニットの夫々の前記可撓性フィルムは、前記夫々の可撓性フィルムが外方に最大に突出したときに、前記装着方向および前記第１の方向のそれぞれに直交する第２の方向において少なくとも一部が重なるように位置することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記可撓性フィルムは、外方に向かって突出する凸形状であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記可撓性フィルムは、前記圧力室の開口部に形成されたフィルム固定面に取り付けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記可撓性フィルムは、外方に向かって突出する円錐台形状であり、
前記第１のバルブユニットの前記対向する面に配備された前記可撓性フィルムの中心と、前記第２のバルブユニットの前記対向する面に配備された前記可撓性フィルムの中心と、の間の距離Ｐと、前記第１のバルブユニットおよび前記第２のバルブユニットの前記対向する面上における前記可撓性フィルムの直径Ｄ１は、Ｐ＜Ｄ１の関係にあり、
前記第１のバルブユニットの前記対向する面と前記第２のバルブユニットの前記対向する面との間の距離Ｌと、外方に最大に膨出した前記夫々の可撓性フィルムの前記対向する面から高さＨは、Ｌ＜２Ｈの関係にあり、
外方に最大に膨出した前記可撓性フィルムの上面の直径Ｄ２は、Ｄ２＞Ｄ１＋２Ｈ（Ｄ１−Ｐ）／Ｌの関係に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記録ヘッド。
【請求項５】
前記第１のバルブユニットおよび前記第２のバルブユニットの前記対向する面と反対側の面には別の前記圧力調整機構が夫々備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に備えられるバルブユニットおよびインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記録ヘッドを搭載したキャリッジの移動を伴って画像を記録するシリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置において、インクタンクをキャリッジに搭載するオンキャリッジ方式は、インクタンクの大容量化に伴って記録速度を上げることが難しくなる。一方、インクタンクをキャリッジ上ではなく記録装置の本体に配置したオフキャリッジ方式は、インクタンクの大容量化と共にキャリッジの小型化および軽量化を図ることができる。
【０００３】
このようなオフキャリッジ方式の記録装置において、インクタンクからのインクは、適正な負圧を付与して記録ヘッドに供給する必要がある。特許文献１には、このようなインクの供給を実現するために、自己封止機能を有するバルブユニットをキャリッジ上に設ける構成が記載されている。このバルブユニットには、インクタンクから供給路を介してインクの供給を受ける圧力室と、その供給路を開閉するためのバルブと、圧力室内のインクの減少に伴って発生する負圧に基づいて変位する可撓性フィルムと、を含む圧力調整機構が構成される。可撓性フィルムの変位をバルブに直接伝達することによって、バルブが開閉される。
【０００４】
一方、キャリッジの小型化を図るために、１つのバルブユニットに２つの圧力調整機構を備える構成が特許文献２に記載されている。そのバルブユニットの一側面には、一方の圧力調整機構の圧力室内の圧力に応じて外方に膨出する可撓性フィルムが配備され、そのバルブユニットの他側面には、他方の圧力調整機構の圧力室内の圧力に応じて外方に膨出する可撓性フィルムが配備されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６０６２８２号明細書
【特許文献２】米国特許第７５５６３６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載されているように、１つのバルブユニットに２つの圧力室を設けることにより、バルブユニットの配備数を半減することができ、その分、キャリッジのサイズを小さくすることができる。しかし、バルブユニットの一側面および他側面のそれぞれに、外方に膨出する可撓性フィルムが配備されているため、バルブユニットの幅が大きくなってしまう。
【０００７】
特に、可撓性フィルムの外方へのたわみ量を大きくした場合には、それがバルブユニットの幅方向のサイズに及ぼす影響が大きい。また、複数のバルブユニットをキャリッジに装着した場合には、キャリッジの大型化を招くことになる。また、バルブユニットの組み立て時、バルブユニットの交換および再装着時に、隣接するバルブユニット同士の干渉を回避する必要がある。そのためには、隣接するバルブユニットの間に、それらにおける可撓性フィルムの外方への膨出量を考慮して、充分なクリアランスを確保する必要があり、その分、バルブユニットの配置スペースが大きくなってしまう。したがって、バルブユニットの小型化を図るためには、可撓性フィルムの内側に形成される圧力室を小さくして、圧力調整機構の機能を制約せざるを得なかった。
【０００８】
本発明の目的は、圧力調整機構の充分な機能を確保しつつ、小型化を図ることができるインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する吐出部と、前記吐出部に接続された圧力室と、前記圧力室内の圧力に応じて変形する可撓性フィルムと、を含む圧力調整機構を備えた第１のバルブユニットおよび第２のバルブユニットと、前記第１のバルブユニットおよび前記第２のバルブユニットのそれぞれが所定の装着方向から装着され、かつ前記装着方向と直交する第１の方向に隣接して装着される装着部と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記第１のバルブユニットと前記第２のバルブユニットとの互いに対向する面には、前記圧力調整機構が夫々設けられており、前記第１のバルブユニットおよび前記第２のバルブユニットの夫々の前記可撓性フィルムは、前記夫々の可撓性フィルムが外方に最大に突出したときに、前記装着方向および前記第１の方向のそれぞれに直交する第２の方向において少なくとも一部が重なるように位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バルブユニットに備わる複数の圧力調整機構の可撓性フィルムの位置を特定することにより、圧力調整機構の充分な機能を確保しつつ、バルブユニットの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の要部の概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における記録ヘッドの斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ矢視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図２の記録ヘッドに対するバルブユニットの装着方法の説明図である。
【図６】（ａ）は図５のバルブユニットの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩＶｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＩＶｃ矢視図である。
【図７】図６（ｃ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】隣接する２つのバルブユニットの装着状態における断面図である。
【図９】図８の２つのバルブユニットにいて対向する可撓性フィルムの位置関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置における要部の概略図である。
【００１４】
５１はインクタンクであり、本例の場合は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインクを収容する４つのインクタンク５１が記録装置の本体に備えられている。これらのインクタンクに貯蔵されているインクは、加圧ポンプ５２により加圧されて圧送され、ジョイント部５３を通して、各色のインクに対応した供給チューブ５４内に送られる。供給チューブ５４の下流側は、各色のインクに対応するバルブユニット１に接続されている。これらのバルブユニット１は、インクタンク５１から加圧供給されたインクを導入し、そのインクに所定の負圧を付与してインクジェット記録ヘッド１１に供給する。バルブユニット１と記録ヘッド１１は、図示しない駆動モータの駆動力により矢印Ｘの主走査方向に往復移動されるキャリッジ５５に装着されている。記録媒体Ｐ１は、不図示の搬送機構によって、主走査方向と交差（本例の場合は、直交）する矢印Ｙの副走査方向に搬送される。
【００１５】
記録ヘッド１１には、インクを吐出可能な複数のノズルが形成されており、それらのノズルは、各色のインクに対応するノズル列が主走査方向と交差（本例の場合は、直交）する方向に延在するように形成されている。それぞれのノズルは、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などを用いて、インクを吐出することができる。電気熱変換体を用いた場合には、その発熱によってインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して、ノズル先端の吐出口からインクを吐出することができる。
【００１６】
記録ヘッド１１がキャリッジ５５と共に主走査方向に移動しつつノズルからインクを吐出する記録走査（スキャン）と、記録媒体Ｐ１を副走査方向に搬送する動作と、を交互に繰り返すことにより、記録媒体Ｐ１上に順次画像を記録することができる。このように本例の記録装置は、いわゆるシリアルスキャン方式の記録装置として機能する。記録ヘッド１１のメンテナンスが必要な場合には、キャリッジ５５が吸引キャップ５６の上方位置まで移動する。吸引キャップ５６は、図示しない駆動源により昇降可能であり、メンテナンス時に上昇することにより、記録ヘッド１１のノズル形成面（ノズルが形成された面）に密着してキャッピングする。吸引キャップ５６の内部は吸引ポンプ５７に接続されており、吸引回復動作時に、吸引キャップ５６内を減圧可能である。吸引ポンプ５７によって吸引キャップ５６内を減圧することにより、記録ヘッド１１のノズルから、記録ヘッド１１内のインクを吸引キャップ５６内に吸引排出することができる。すなわち、ノズル先端の吐出口に外部から負圧を作用させることにより、記録ヘッド内およびインク供給路内の気泡をインクと共に吸引排出することができる。吸引排出されたインクは、排出管５８を通して、インクジェット記録装置内の不図示の廃インク吸収体に排出される。
【００１７】
図２は、本実施形態における記録ヘッド１１の斜視図、図３は、図２のＩＩＩ矢視図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。本実施形態においては、計１２のインクタンク５１が記録装置の本体に備えられており、それらの内部に収容されたインクのそれぞれは、対応する供給チューブ５４およびバルブユニット１を通して記録ヘッド１１に供給される。
【００１８】
記録ヘッド１１は、キャリッジ５５に対して着脱可能であり、かつ、記録ヘッド１１には、インクを吐出可能なノズルが構成される吐出部１１Ａと、６つのバルブユニット１を装着可能な装着部１１Ｂが形成されている。１つのバルブユニット１に対しては、後述するように、２つのインクタンク５１から別々にインクを導入可能な２つのインク室が形成されており、装着部１１Ｂには、それぞれのインク室に接続されるインクの導入口１１Ｃが計１２（＝６×２）形成されている。それぞれの導入口１１Ｃには、対応するインクタンク５１に連通する供給チューブ５４が接続される。後述するように、計１２の導入口１１Ｃから導入されたインクは、対応するバルブユニット１を通して吐出部１１Ａに供給され、それらのインクは、対応するノズルから吐出可能である。ノズルは、それらのインク毎に対応するノズル列に沿って複数形成されている。バルブユニット１は図５中の矢印Ａ方向から装着される。
【００１９】
図６において、（ａ）はバブルユニット１の斜視図、（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ矢視図、（ｃ）は図６（ａ）のＶＩｃ矢視図、図７は図６（ｃ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。バブルユニット１のケース２には、図７のように、２つの圧力調整機構を構成するための２つの圧力室５が形成されており、それらの圧力室５は、バルブユニット１の装着方向Ａに対して交差する方向（第１の方向）に並ぶように配置されている。本例の場合は、装着方向Ａと直交する矢印Ｙの主走査方向に並ぶように、２つの圧力室５が形成されている。一方の圧力室５は、ケース２の一側面に開口しており、その開口部に形成されたフィルム固定面４に可撓性フィルム３を取り付けることにより、その開口部が閉塞されている。他方の圧力室５は、ケース２の他側面に開口しており、その開口部に形成されたフィルム固定面４に可撓性フィルム３を取り付けることにより、その開口部が閉塞されている。
【００２０】
可撓性フィルム３は、圧力室５の容積を大きく確保するために、外方に向かって突出する凸状に形成されており、その凸形は円錐台形状であることが望ましい。支持板６は可撓性フィルム３に固定されており、ばね７は、支持板６を介して可撓性フィルム３を圧力室５の外方に向かって付勢している。支持板６は、熱溶着により可撓性フィルム３に固定されることが望ましい。図７中の可撓性フィルム３は、外方に最大に膨出した状態にある。ケース２には、矢印Ｘ方向において圧力室５と対向する位置に弁収容室１０が形成されており、その内部には、開閉可能な弁体８と、弁体８をケース２の弁座２Ａに押圧する方向に付勢する弁ばね（付勢部材）９が備えられている。弁収容室１０は、対応する導出口１１Ｃを通してインクタンク５１からインクを供給するための供給路の一部を構成する。図７の状態において、弁体８は、弁ばね９により弁座２Ａに押し付けられており、これにより圧力室５と弁収容室１０とが分断されている。これらの圧力室５，可撓性フィルム３，弁体８，弁ばね９，および弁収容室１０などによって、インクの圧力を調整するための圧力調整機構が２組構成されている。本例の場合、一方の圧力調整機構における可撓性フィルム３は、他方の圧力調整機構における弁収容室１０と対向する位置まで延在することにより、インク流路の一部を形成する。以下、可撓性フィルム３は、圧力室５の圧力に応じて外方に膨出する部分であるとして説明する。
【００２１】
記録ヘッド１１にバブルユニット１を装着したときに、それぞれの弁収容室１０は、装着部１１Ｂとケース２に形成された不図示のインク導入路を通して、対応する導入口１１Ｃに連通される。また、それぞれの圧力室５は、装着部１１Ｂとケース２に形成された不図示のインク導出路を通して、対応する吐出部１１Ａのノズルに連通される。
【００２２】
図７のように弁体８が閉じている状態において、記録ヘッド１１によるインクの消費に伴って圧力室５内のインクが減少し、その圧力室内の負圧が高まると、可撓性フィルム３が変形して、支持板６が弁体８に接触する。圧力室５内の負圧がある所定以上に高まったときに、弁体８を閉動方向に付勢している弁ばね９の付勢力に抗して、支持板６が弁体８を押して開動させることにより、弁収容室１０内のインクが圧力室５内に流入する。このようなインクが流入により、圧力室５内の容積が増加して、その内部の負圧が低くなると、可撓性フィルム３が図７のように膨み、弁体８が再び閉じられる。この結果、記録ヘッド１１に対して、所定の負圧が付与されたインクが安定的に供給されることになる。
【００２３】
１つのバルブユニット１に対しては、前述したように圧力室５と弁収容室１０が２つずつ設けられている。また、それら２つの圧力室５を構成する可撓性フィルム３およびフィルム固定面４は、ケース２の主走査方向における両側面（図７中の上側面および下側面）に設けられ、かつ副走査方向にずれて位置している。ケース２の両側面に位置する２つの可撓性フィルム３は、同一の凸形状である。また、ケース２の両側面に位置する可撓性フィルム３は、それらを、ケース２の両側面に沿う面（第１の面）に投影したときに、それらの投影図の一部が重なるように配置されている。つまり、それらの可撓性フィルム３を矢印Ｘ方向に投影したときに、それらの投影図の一部が重なる。また、１つのバルブユニット１に配置されている２つの可撓性フィルム３は、記録ヘッド１１に対するバルブユニット１の装着方向（矢印Ａ方向）と直交する方向（矢印Ｙ方向）にずれて配置されている。
【００２４】
図４のように、バルブユニット１は、記録ヘッド１１に対して主走査方向に並ぶように複数装着可能である。本例の場合は、６つのバルブユニット１の装着が可能である。図８は、互いに隣り合うバルブユニットの位置関係の説明図、図９は、それらのバルブユニットにおける可撓性フィルム３の位置関係の説明図である。
【００２５】
隣り合うバルブユニット１において、図８中の左右方向に対向する可撓性フィルム３は、互いに干渉しないように配置されている。それらの対向する可撓性フィルム３は、それを、ケース２の両側面に沿う面（第１の面）と直交する面（第２の面）に投影したときに、それらの投影図の少なくとも一部が重なり合うように配置されている。つまり、それらの可撓性フィルム３を矢印Ｙ方向に投影したときに、それらの投影図の少なくとも一部が重なる。このように、隣り合うバルブユニット１において対向する可撓性フィルム３の一部がオーバーラップするように、それらのバルブユニット１を配置することにより、バルブユニット１を配列するピッチ（図８中左右方向の対向間隔）を小さくすることができる。このように可撓性フィルム３を配置することにより、バルブユニット１を取り外して再装着する場合でもバルブユニット同士が干渉することはない。
【００２６】
図９において、直径Ｄ1は、フィルム固定面４の内径に相当する可撓性フィルム３の直径であり、バルブユニット１の一側面上および他側面上における可撓性フィルム３の直径に相当する。直径Ｄ2は、可撓性フィルム３の上面の直径であり、支持板６の外径に対応する可撓性フィルム３の底面の外径に相当する。Ｈは、可撓性フィルム３が外方に最大に膨出したときのフィルム固定面４からの距離であり、外方に最大に膨出した可撓性フィルム３の、バルブユニット１の一側面および他側面からの高さに相当する。距離Ｐは、対向する可撓性フィルム３の中心間のピッチである。距離Ｌは、隣接するバルブユニット１におけるフィルム固定面４の距離であり、一方のバルブユニットの一側面と、他方のバルブユニットの他側面との間の距離に相当する。図９においては、フィルム固定面４に固定される可撓性フィルムの固定端部１８を原点（０）とした座標上において、対向する可撓性フィルム３の凸形状を示す。バルブユニット１の配列方向（図８中の左右方向）をｙ軸、圧力室５の配列方向（図８中の上下方向）をｘ軸とする。
【００２７】
点ａ，ｂ，ｅ，ｆは、可撓性フィルム３の底面の端部の点、点ｃ，ｄ，ｇは、可撓性フィルム３の固定端部１８の点を示し、線ａｂの中点をｈ、線ｏｃの中点をｉ、線ｅｆの中点をｊとする。バルブユニット１は、ピッチＰが直径Ｄ1よりも小さくなるように配置されているため、それらは下式（１）の関係にある。
Ｐ  ＜    Ｄ1      ・・・（１）
【００２８】
また、フィルム固定面４の相互間の距離Ｌは、フィルム高さＨの２倍よりも小さいため、それらは下式（２）の関係にあり、Ｌと２Ｈとの差分（２Ｈ−Ｌ）がオーバーラップ部の長さとなる。そのオーバーラップ部は、図９のように対向する可撓性フィルム３を、バルブユニットの装着方向（矢印Ａ方向）と平行、かつフィルム固定面４に直交する平面に投影したときに、それらの投影図の一部が重なる部分に相当する。
Ｌ  ＜  ２Ｈ      ・・・（２）
【００２９】
対向する可撓性フィルム３同士が干渉しないためには、点ｂ，ｃを通る直線Ｌ１とｙ軸とが交わる交点が、点ｄ，ｅを通る直線Ｌ２とｙ軸とが交わる交点よりも、ｙ軸上において小さければよい。点ｂ，ｃ，ｄ，ｅの座標は、次のように表すことができる。
【００３０】
【数１】
0005717381.tif 000002
【００３１】
また、点ｂ，ｃを通る直線Ｌ１のｙ軸との交点ｍと、点ｄ，ｅを通る直線Ｌ２のｙ軸との交点ｎは、それぞれ次のように表すことができる。
【００３２】
【数２】
0005717381.tif 000003
【００３３】
交点ｍ＜交点ｎの関係から、それらは下式によって表すことができる。
【００３４】
【数３】
0005717381.tif 000004
【００３５】
したがって、下式（３）を満たせば、対向する可撓性フィルム３を接触させることなく、隣接するバルブユニット１を配置することができる。
【００３６】
【数４】
0005717381.tif 000005
【００３７】
このように、上式（１），（２），（３）を満たすことにより、隣接するバルブユニット同士を干渉させることなく、スペース的に効率よく配置して、記録ヘッドの小型化を図ることができる。
【００３８】
（他の実施形態）
第１の実施形態においては、１つのバルブユニット１に対して、圧力室５、弁収容室１０、可撓性フィルム３、および弁体８などによって構成される圧力調整機構を２つ配備した。このような圧力調整機構は、１つのバルブユニット１に対して３つ以上、複数備えることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  バルブユニット
２  ケース
３  可撓性フィルム
５  圧力室
６  支持板
７  ばね
８  弁体
９  弁ばね
１０  弁収容室
１１  記録ヘッド
【図１】
0005717381.tif 000006
【図２】
0005717381.tif 000007
【図３】
0005717381.tif 000008
【図４】
0005717381.tif 000009
【図５】
0005717381.tif 000010
【図６】
0005717381.tif 000011
【図７】
0005717381.tif 000012
【図８】
0005717381.tif 000013
【図９】
0005717381.tif 000014