(57)【要約】【課題】  簡易な構成によりインクの圧力変動を吸収し、インクの吐出不良を防止して常に高精細な画像記録を行うことのできる画像記録装置を提供する。【解決手段】  インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップ７，７と、インクジェットヘッドチップ７，７の側部に取り付けられるマニホールド８，８と、インクジェットヘッドチップ７，７及びマニホールド８，８を格納する筐体フレーム１８とからなるヘッドユニット２１を備えてなるインクジェットヘッド１，１…において、マニホールド８，８は、インクが流入するインク流入室１２とインク流入室１２から流入したインクをインクヘッドチップ７，７に供給するインク供給室１０とを備え、インク流入室１２とインク供給室１０とをフィルタ９によって仕切るとともに、インク流入室１２の側壁１１の少なくとも一部を可撓性フィルムによって構成した。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップと、前記インクジェットヘッドチップの側部に取り付けられ、外部からのインクを前記インクジェットヘッドチップにまで導くインク流路を形成するマニホールドと、前記インクジェットヘッドチップ及び前記マニホールドを格納する筐体フレームとからなるヘッドユニットを備えてなるインクジェットヘッドにおいて、
前記マニホールドは、インクが流入するインク流入室と前記インク流入室から流入したインクを前記インクヘッドチップに供給するインク供給室とを備え、前記インク流入室と前記インク供給室とをフィルタによって仕切るとともに、前記インク流入室の側壁の少なくとも一部を可撓性を有する材料によって構成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記インク流入室の前記側壁と、前記フィルタとを一体の部品によって構成したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ヘッドユニットを２以上設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドに係り、特にヘッドチップの両側にインク流路を形成するマニホールドを備えてなるインクジェットヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、普通紙やプラスチック薄板等の種々の記録媒体に画像を記録することのできる画像記録装置としてインクジェットプリンタが提案され、実用化されている。インクジェットプリンタは、インクを吐出するインク吐出口を有するインクジェットヘッドを備えており、このインクジェットヘッドのインク吐出口から記録媒体に向けて微細な液滴としてインクを吐出することにより、記録媒体に所定の画像を記録するようになっている。
【０００３】
インクジェットヘッドは、例えば、電圧を印加することによって変形する圧電素子をインク吐出口にインクを供給するインク流路に配置し、この圧電素子に電圧を印加することによってインク吐出口からインクを吐出させるようになっている。
【０００４】
しかし、このような構造を有するインクジェットヘッドにおいては、インクタンクからインクジェットヘッドにインクが供給される過程でインク流路内のインクの圧力変動が生じると、印字の際にいわゆるドット抜けを生じたり、インクを吐出させるべき所とは別のインク吐出口からインクが吐出されるいわゆるクロストークが生じる等、正常なインク吐出がされなくなるおそれがある。そして、このような吐出異常が生じると高精細な画像記録を行うことができない。このため、従来よりインクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給管の一部にインクの流入及び流出に伴うインクの圧力変動を吸収する機構としてダンパーを設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−５９５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなダンパーは、一般に、それ自体独立した部材によって構成されているため、インク供給管の途中にダンパーを設けるとインクの供給経路が複雑化、大型化し、ひいてはインクジェットプリンタ自体が大型化して装置コストが上昇するとのおそれもある。
【０００６】
また、インクジェットヘッドにかかるインクの圧力は各インクジェットヘッドごとに異なるため、各インクジェットヘッドに供給されるインクの圧力をすべて一箇所のダンパによって調整することは困難であり、インクの圧力変動によるインク吐出口の吐出異常を完全に防止することはできないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は以上のような課題を解決すべくなされたものであり、簡易な構造によりインクの圧力を調整することのできるインクジェットヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような問題を解決するため、請求項１に記載されている発明は、インクの吐出口を一端面に有するインクジェットヘッドチップと、前記インクジェットヘッドチップの側部に取り付けられ、外部からのインクを前記インクジェットヘッドチップにまで導くインク流路を形成するマニホールドと、前記インクジェットヘッドチップ及び前記マニホールドを格納する筐体フレームとからなるヘッドユニットを備えてなるインクジェットヘッドにおいて、
前記マニホールドは、インクが流入するインク流入室と前記インク流入室から流入したインクを前記インクヘッドチップに供給するインク供給室とを備え、前記インク流入室と前記インク供給室とをフィルタによって仕切るとともに、前記インク流入室の側壁の少なくとも一部を可撓性を有する材料によって構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、インクジェットヘッドチップに取り付けられたマニホールドのインク流入室の側壁を可撓性のある材料で構成されているので、インクの流入、流出に伴って側壁が変形するようになっている。
【００１０】
請求項２に記載されている発明は、請求項１に記載の発明において、前記インク流入室の前記側壁と、前記フィルタとを一体の部品によって構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、マニホールドのインク流入室の側壁及びフィルタ等が一体の部品で構成されているため、インク流入室等を複数の部品を組み立てる必要がなく容易に製造することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ヘッドユニットを２以上設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、ヘッドユニットが２以上ある場合に、それぞれのヘッドユニットに側壁が可撓性のある材料で構成されたマニホールドを設けることにより各ヘッドユニットごとにインク流路内に生ずるインクの急激な圧力変動を吸収できるようになっている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、インク流入室の側壁が可撓性を有する材料で形成されているので、マニホールドにインクが流入したときにはインク流入室の側壁が撓むことによってインクの流入に伴う圧力の変動を吸収することができる。これによって、インク流路内にインクの圧力変動が生じても吐出不良を防止することができ、安定的に高精細な画像を記録することができるという効果を奏する。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、インク流入室等のマニホールドの構造を簡易化することができるため、複数の部品を組み立てる必要がなく容易に製造することができるとともに、部品点数を減少させることによる装置コストの削減を図ることもできるという効果を奏する。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、ヘッドユニットが２以上ある場合に、各ヘッドユニットに側壁が可撓性のある材料で構成されたマニホールドを設けるので、各ヘッドユニットごとにインク流路内に生ずるインクの圧量変動を吸収することができる。これにより、各ヘッドユニットごとにインクの圧力変動が異なる場合でも適切にインクの圧力を調整することができ、安定的なインク吐出及び高精細な画像記録が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明に係るインクジェットヘッド１の一実施形態を適用したインクジェットプリンタについて図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
まず、図１に示すように、本実施形態において、インクジェットプリンタはシリアルプリント方式によるインクジェットプリンタであり、このインクジェットプリンタには、平板状に形成され記録媒体Ｐを非記録面から支持するプラテン２が設けられている。記録媒体Ｐは、図示しない搬送機構によりプラテン２の上面に沿って所定の搬送方向に搬送されるようになっている。
【００１９】
プラテン２の上方には、記録媒体Ｐの搬送方向に直交する主走査方向Ａに延在する棒状のガイドレール３が設けられている。このガイドレール３にはキャリッジ４が支持されており、このキャリッジ４は、図示しない駆動機構によりガイドレール３に沿って主走査方向Ａに往復移動するようになっている。
【００２０】
キャリッジ４には、本実施形態におけるインクジェットプリンタで使用される各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）。）に対応した４つのインクジェットヘッド１，１…が一群として搭載されている。なお、インクジェットプリンタで使用されるインクはこれに限定されず、例えば、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）等の色を使用することもできる。この場合には、各色に対応したインクジェットヘッド１，１…がキャリッジ４に搭載される。
【００２１】
これら各インクジェットヘッド１，１…には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを貯蔵するインクタンク５，５…が、それぞれインク供給管６，６…を介して連結されている。各インクタンク５，５…内のインクは、インク供給管６，６…によって各インクジェットヘッド１，１…に供給されるようになっている。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１，１…には、インクを吐出する一組のインクジェットヘッドチップ７，７（以下「ヘッドチップ７，７」という。）が設けられている。ヘッドチップ７，７は長尺な外形をしており、その一端面であって画像記録時に記録媒体Ｐに対向する面には多数のインク吐出口（図示せず）が配列されている。各ヘッドチップ７，７の一側面にはインク供給口（図示せず）が形成されており、ヘッドチップ７，７の内部に形成されたインク流路を介して、インク供給口とインク吐出口とが連続するようになっている。インク流路の一部は圧力室を形成しており、図示しない圧電素子の作用によりインク流路に負圧をかけることによりインク吐出口からインク滴を吐出させるようになっている。
【００２３】
各ヘッドチップ７，７はインク供給口の形成されている面とは反対の面が互いに接するように配置されており、各ヘッドチップ７，７の側部であってインク供給口の形成されている側には、インク供給口に連結されて、外部からのインクをヘッドチップ７，７に供給する１組のマニホールド８，８が取り付けられている。
【００２４】
図３に示すように、マニホールド８，８の内部にはヘッドチップ７の側面と並行するようにフィルタ９が設けられており、マニホールド８，８の内部はフィルタ９によって二つの空間に仕切られている。このうちフィルタ９とヘッドチップ７との間に形成された空間は、ヘッドチップ７にインクを供給するインク供給室１０となっている。また、フィルタ９とマニホールド８の側壁１１との間に形成された空間はインク流入室１２となっており、インク流入室１２の上部一端には、インク流入室１２の内部にインクを流入させるインク流入口１３が設けられている。
【００２５】
インク流入室１２の側壁１１は可撓性を有する材料である可撓性フィルムで形成されており、インク流入口１３からインクが流入した際には側壁１１が外側に向かって撓むようになっている。また、インクがインク供給室１０を介してヘッドチップ７に供給される際にはインクが流出した分側壁１１が内側に戻される。このようにしてインク流入室１２の側壁１１が自在に撓むことにより、インクの流入、流出に伴う圧力変動をフィルタ９とインク流入室１２の側壁１１との間で吸収することができ、マニホールド８内部のインクの圧力が急激に変化することがないようになっている。
【００２６】
また、フィルタ９と側壁１１との間にはコイルバネ３３が、一端をフィルタ９に、他端を側壁１１に接するように設けられている。側壁１１はこのコイルバネ３３によって内側から付勢されており、例えば、インクがインク供給室１０を介してヘッドチップ７に供給されて側壁１１が内側に戻される際にも側壁１１がフィルタ９に接触せず所定の位置に保たれるようになっている。なお、コイルバネ３３は側壁１１の位置を維持し得る程度のわずかな押圧力を側壁１１に対して加えるものであればよい。
【００２７】
インク流入口１３から流入したインクは前記フィルタ９を通ってインク供給室１０に送られるようになっており、その際、フィルタ９によってインクに含まれているゴミ等の不純物が除去されるようになっている。
【００２８】
マニホールド８，８は例えば樹脂等によって形成されており、フィルタ９とインク流入室１２の側壁１３とは一体の部品によって構成されている。
【００２９】
また、ヘッドチップ７，７には、各圧電素子に対して図示しない制御部からの制御信号を送信する２組のヘッド駆動基板１４，１４のそれぞれが、フレキシブル配線板１５，１５を介して各圧電素子に接続されている。
【００３０】
２組のヘッド駆動基板１４，１４には、それぞれコネクタ１６，１６が設けられており、コネクタ１６，１６には図示しない配線板を介して制御部及び電源（ともに図示せず）が電気的に接続されている。ヘッド駆動基板１４，１４には、このコネクタ１６，１６及び配線板を介して制御部からの制御信号及び電源からの電力が供給されるようになっている。
【００３１】
また、ヘッドチップ７，７の下部には、マニホールド８，８及びヘッドチップ７，７を保持する保持板１７が、ヘッドチップ７，７の吐出口が露出するように取り付けられている。
【００３２】
さらに、図２に示すようにインクジェットヘッド１，１…には、上記したヘッドチップ７，７、マニホールド８，８、ヘッド駆動基板１４，１４、保持板１７などのインクジェットヘッド１，１…を構成する要素が取り付けられ固定される筐体フレーム１８が設けられている。
【００３３】
この筐体フレーム１８には、マニホールド８，８のインク流入口１３に連通してマニホールド８，８にインクを供給するフレームインク流路１９が設けられており、このフレームインク流路１９には、インク供給管６，６…が連結されるようになっている。また、筐体フレーム１８の内部には、２組のヘッド駆動基板１４，１４を支持する支持梁２０が設けられている。
【００３４】
筐体フレーム１８とヘッドチップ７，７とマニホールド８，８とによってヘッドユニット２１が構成されており、本実施形態におけるインクジェットプリンタには同様の構成を有するヘッドユニット２１が複数設けられている。
【００３５】
また、筐体フレーム１８の外側には筐体フレーム１８を覆うカバー２２が設けられている。カバー２２の上部には開口２３が設けられ、インクジェットヘッド１，１…の組立後においては、この開口２３から配線板等が露出するようになっており、外部の端子等に接続可能となっている。なお、カバーは本実施形態に示したような一体に形成されたものでなくてもよく、例えば、２以上の部品を嵌合させることによって構成されるものとしてもよい。
【００３６】
キャリッジ４の移動可能範囲であってプラテン２の設けられている記録領域Ｙの外側一端はメンテナンス領域Ｚとなっており、メンテナンス領域Ｚには、インクジェットヘッド１，１…のインク吐出口のメンテナンスを行うメンテナンスユニット２４が設けられている。メンテナンスユニット２４には、インク吐出口を覆って密閉した状態でインク吐出口からインクを吸引する吸引キャップ２５，２５…がインクジェットヘッド１，１…の数に対応して４個設けられている。
【００３７】
吸引キャップ２５，２５…の底面には、吸引キャップ２５，２５…の内部に連通するインク連通管２６，２６…が設けられている。このインク連通管２６，２６…の途中には、吸引装置である吸引ポンプ２７，２７…が設けられており、インク連通管２６，２６…の下端には、吸引したインクを受ける廃インクタンク２８が設けられている。
【００３８】
また、吸引キャップ２５，２５…の一端近傍には、インク吐出口からインクを空吐出させた際に吐出されたインクを受ける空吐出受け皿２９が設けられており、この空吐出受け皿２９に隣接してインク吐出口に残留するインクを拭き取るブレード３０が設けられている。
【００３９】
また、キャリッジ４の移動範囲の他の一端部であってプラテン２を挟んで前記メンテナンス領域Ｚと反対の位置はホームポジション領域Ｘとされており、はホームポジション領域Ｘには、保湿ユニット３１が設けられている。保湿ユニット３１にはインクジェットヘッド１，１…に対応する数の保湿キャップ３２，３２…が備えられており、画像記録動作等を行わないときにはインクジェットヘッド１，１…のインク吐出口を保湿キャップ３２，３２…に当接させることによってインクジェットヘッド１，１…のインク吐出口を乾燥等から保護するようになっている。
【００４０】
次に、本実施形態におけるインクジェットヘッド１を適用したインクジェットプリンタの作用について説明する。
【００４１】
まず、本実施形態において、画像記録時及びヘッドメンテナンス動作時以外のときにはインクジェットヘッド１，１…を搭載したキャリッジ４は保湿ユニット３１の上に待機しており、この保湿ユニット３１に設けられた保湿キャップ３２，３２…によってインクジェットヘッド１，１…のインク吐出口が覆われることにより、インク吐出口を保護している。
【００４２】
インクジェットプリンタの電源がＯＮとなると、インクジェットプリンタの各部に対して給電が行われ、インクジェットヘッド１，１…を搭載したキャリッジ４がプラテン２の上方に移動する。その際、保湿ユニット３１が下降することにより、保湿キャップ３２，３２…がインクジェットヘッド１，１…から外される。
【００４３】
キャリッジ４が所定の位置に到達すると、駆動機構によって記録媒体Ｐが搬送方向に搬送され、同時にキャリッジ４が主走査方向Ａに沿って往復移動する。この際、制御部が所定の画像情報に基づいて所要の圧電素子８に電圧を印加することによりインク流路が圧迫されてインク吐出口から所要の色のインクが吐出される。これにより記録媒体Ｐに所定の画像が記録される。
【００４４】
インクは随時インクタンク５，５…，５…からインクジェットヘッド１，１…に対して供給されており、インクがマニホールド８，８のインク流入口１３から流入するとインク流入室１２の側壁１１を構成する可撓性フィルムが外側に撓む。また、インクがインク供給室１０を介してヘッドチップ７，７に供給されるとインクが流出した分側壁１１が内側に戻される。このとき、側壁１１がフィルタ９に接触することなく所定の位置に保たれるようにコイルバネ３３が内側から側壁１１を支持する。このようにして側壁１１が自在に撓み、変形することによってインクの流入、流出によって生じたインクの圧力変動が吸収される。
【００４５】
次に、インクジェットヘッド１，１…のメンテナンス時には、キャリッジ４がガイドレール３に沿ってメンテナンスユニット２４の上方に移動し、吸引キャップ２５，２５…によりインクジェットヘッド１，１…のインク吐出口を覆うとともにインク吐出口内のインクを吸引する。また、ブレード３０によりインク吐出口を拭き取らせる等のメンテナンス動作が行われる。
【００４６】
本実施形態においては、マニホールド８，８にインクが流入、流出したときにはインク流入室１２の側壁１１が撓んでインクの流入、流出に伴う圧力の変動を吸収するので、インクを吐出させるべきでないインク吐出口からインクが吐出されてしまう等のインクの吐出不良を防止することができ、安定的に高精細な画像を記録することができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、マニホールド８，８のフィルタ９とインク流入室１２の側壁１１とを一体の部品で構成するものとしたが、各々を別部品によって構成してもよい。
【００４８】
また、マニホールド８，８のインク流入室１２の側壁１１の全体を可撓性フィルムで構成するものとしたが、側壁１１の一部を可撓性フィルムで構成してもよい。さらに、本実施形態においては、側壁１１は可撓性フィルムで構成されるものとしたが、側壁１１を構成する材料はこれに限られずインク流入室１２に流入したインクの圧力変動を吸収することができるような可撓性を有する材料で構成されていればよい。
【００４９】
また、本実施形態においては、側壁１１を所定の位置に支持するためにフィルタ９と側壁１１との間にコイルバネ３３を設けるものとしたが、側壁１１を支持するバネはコイルバネ３３に限られず、例えば、図４に示すように、板バネ３４を用いてもよい。また、バネを設けずに、側壁１１が所定の位置に保たれるようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては、複数のヘッドユニット２１，２１…を設けるものとしたが、ヘッドユニットの数は一つであってもいい。
【００５１】
また、本実施形態において、本発明に係るインクジェットヘッド１，１…を適用したインクジェットプリンタは、キャリッジ４に搭載されたインクジェットヘッド１，１…を主走査方向Ａに往復移動させるとともに、記録媒体Ｐを搬送方向に搬送させながら、インクジェットヘッド１，１…からインクを吐出させて、画像を形成するシリアルヘッド方式のインクジェットプリンタとしたが、プリンタ本体に固定されたインクジェットヘッドからインクを吐出させるとともに、記録媒体を搬送させて、画像を形成するラインヘッド方式のインクジェットプリンタに適用することも可能である。
【００５２】
その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態のインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの概略構成を表す説明図である。
【図２】本実施形態におけるインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】図２のインクジェットヘッドのインクジェットヘッドチップ及びマニホールドの概略構成を表す側断面図である。
【図４】図３に示したインクジェットヘッドチップ及びマニホールドの一変形例の概略構成を表す側断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  インクジェットヘッド
７  インクジェットヘッドチップ
８  マニホールド
９  フィルタ
１０  インク供給室
１１  側壁
１２  インク流入室
【図１】
2005119030.tif 000003
【図２】
2005119030.tif 000004
【図３】
2005119030.tif 000005
【図４】
2005119030.tif 000006