JP2015205456A - 記録ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】記録ユニットを記録装置から取り外した際にヘッド部からインクが漏れないようにすることができる記録ユニットを提供する。
【解決手段】記録ユニット２は、インクタンク８と、ヘッド部６と、両者を接続するインク供給路９を有し、供給路とタンクの接続部には環状の磁石１６が設けられ、接続部に連通するタンク内の弁室１８内には球状の弁体２０が移動自在に設けられる。設置部３上には、カートリッジ検出部２６と、弁室に対応する位置に設けられた電磁石２５がある。ユニットを設置部３から外すと、弁体が移動して磁石に保持されて供給路９を閉じるのでインクは漏れない。ユニットを設置部に取り付けると検出部の検知信号に基づいて電磁石が作動し、弁体を引き付けて保持するので供給路が開放され、インク吐出可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばデータロガーやプロッター等のような記録装置において所定の設置位置に着脱自在に設置され、ヘッド部からインクを吐出して記録媒体に記録を行なう記録ユニットに係り、特に装置本体から取り外した際にヘッド部からインクが漏れないようにした記録ユニットに関するものである。

下記特許文献１に開示されている記録ユニットの発明によれば、枠６に対して記録ヘッド４と、４個のインク容器１がネジで取り付けられている。インク容器１は、方形体状のプラスチック成形品であり、内部の空間にインクが封入されている。記録ヘッド４に接続されたインク供給用パイプ５は、インク容器１の左側の辺を封止部材を介して貫通しており、インク容器１内のインクはインク供給用パイプ５を経て記録ヘッド４に供給され、記録ヘッド４はこのインクを媒体に吐出して記録を行なう。この発明によれば、インク容器が枠に固定されて振動、衝撃に耐久可能であるとともに、空になったインク容器１が交換可能であるものとされている。
なお、以上の説明における参照符号は下記特許文献１で使用されているものである。

特開平５−３０９８４２号公報

上記特許文献１に記載の記録ユニットの発明によれば、インク容器が空になった場合、これを枠から外し、インクが充填された新たなインク容器を枠に取り付け、又は外したインク容器にインクを充填した後に再度枠に取り付けて使用することができる。

しかしながら、この記録ユニットのインク容器交換作業において、インク供給パイプ５をインク容器１に接続しようとした場合、記録ユニットの姿勢によってはインク供給用パイプ５の内部に残っていたインクがパイプ端から漏れてしまうことがあった。また、インク容器の交換時以外でも、例えば持ち運び時等において、記録ヘッド４のノズルにキャップをしなければ、ノズルからインクが漏れてしまうことがあり、仮に記録ユニットを持ち運ぶ動作において記録ヘッドを振り回すような状態になればノズルからインクが飛び出て周囲にまき散らされる状態になってしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、記録装置に着脱自在に設置され、ヘッド部からインクを吐出して記録媒体に記録を行なう記録ユニットにおいて、記録装置本体から取り外した際にヘッド部からインクが漏れないようにすることを目的としている。

請求項１に記載された記録ユニットは、
所定の設置位置に着脱自在に設置され記録媒体にインクを吐出して記録を行なう記録ユニットであって、
インクを収納するインクタンクと、
前記インクタンクに一端が接続されたインク供給路と、
前記インク供給路の他端に接続されて前記インク供給路を介して前記インクタンクから供給されたインクを吐出するヘッド部と、
前記インク供給路の前記一端が前記インクタンクに接続された接続部と前記ヘッド部との間の所定位置に設けられた磁石と、
前記磁石の近傍の所定範囲で移動自在に設けられるとともに前記磁石に保持されると前記インク供給路を閉止する磁性体の弁体と、
前記所定範囲に近接して設けられ、前記記録ユニットが前記設置位置に設置された際に駆動されて前記インク供給路を閉止している前記弁体を移動させて保持する電磁石と、
を具備することを特徴としている。

請求項２に記載された記録ユニットは、請求項１記載の記録ユニットにおいて、
前記磁石は中央の孔部をインクが流通する環状の磁石であり、
前記弁体はインク内に設けられた球状の弁体であり、
前記弁体が前記磁石に保持されると前記磁石の孔部を通過するインクの流通が遮断されることを特徴としている。

請求項３に記載された記録ユニットは、請求項２記載の記録ユニットにおいて、
前記接続部が開口する前記インクタンクの内部の一部を前記所定範囲として他の部分と区画するインク通過可能な隔離部材を具備し、
前記磁石を前記接続部に設けたことを特徴としている。

請求項４に記載された記録ユニットは、請求項１乃至３の何れか一つに記載の記録ユニットにおいて、
前記記録ユニットが前記設置位置に設置されたことを検知する検知部と、
前記記録ユニットが前記設置位置に設置されたことを前記検知部が検知した際に前記電磁石を駆動する制御部と、
を具備することを特徴としている。

請求項１に記載された記録ユニットは、所定の設置位置に設置して使用する。使用時には、インクはインクタンクからインク供給路を経てヘッド部に供給され、ヘッド部から外に吐出されて媒体に画像を形成する。
所定の設置位置に設置された記録ユニットを取り外し、新規の記録ユニットに交換する等の目的で他の位置に運ぼうとした場合には、弁体は、所定範囲内で自由に移動できるため、所定範囲の近傍に設けられた磁石に引き寄せられて保持され、インク供給路を閉止する。このため、インクタンク内部のインクがインク供給路を通ってヘッド部に流れ、そのまま外に漏出してしまう不具合は未然に防止される。新規の記録ユニット（又はインクを充填した記録ユニット）を所定の設置位置に設置するために運ぶ場合も同様にインク漏れは防止される。

新規の記録ユニット（又はインクが充填された記録ユニット）を所定の設置位置に設置すると電磁石が作動して磁力を発生させ、磁石に引き寄せられてインク供給路を閉止している弁体に、当該弁体に作用している磁石の磁力よりも大きい磁力を作用させる。その結果、インク供給路を閉止していた弁体は、電磁石の磁力によって元の位置から移動し、電磁石に引き寄せられて所定範囲内の電磁石に対応した位置まで移動し、当該位置に保持される。従って、インク供給路は開放され、インクタンクとヘッド部は連通し、インクによる記録が可能な状態となる。

請求項２に記載された記録ユニットを所定位置から取り外すと、弁体を保持している電磁石の磁力が消滅し、弁体は自由に移動できるようになる。弁体は球状であるため、所定範囲内で転がりやすい。取り外された記録ユニットが取り扱いの最中に傾く等すれば、球状の弁体はインク内で重力によって容易に転動し、また磁石に引かれて転がることにより、インク供給路を閉止する位置まで容易に移動できる。そして弁体は、磁石に引かれて磁石の孔部を通過するインクの流路を閉止する位置に保持されるので、インク供給路を確実に閉止することができる。

請求項３に記載された記録ユニットを所定位置から取り外して電磁石の磁力が消滅すると、弁体は隔離部材で区画されたインクタンク内部の所定範囲内で転がることができる。隔離部材は、インクは自由に通過させる一方、その形態に応じて弁体の移動の範囲を任意に制限できる部材であり、隔離部材で囲われた所定範囲にあるインク供給路の接続部に弁体を容易に誘導できるように構成することができる。このため、記録ユニットを所定位置から取り外して姿勢が変化すると、弁体が直ちにインク供給路の接続部に移動して磁石で保持され、インク供給路を確実に閉止できるようにすることができる。

請求項４に記載された記録ユニットによれば、記録ユニットを設置位置に設置すると、検知部がこれを検知する。制御部は、検知部の検知結果に基づいて電磁石を駆動する。磁石の磁力に引き寄せられてインク供給路を閉止していた弁体は、電磁石に引き寄せられてインク供給路を閉止する位置から離れ、電磁石に対応した位置に移動して当該位置に保持される。従って、インク供給路は開放され、インクタンクとヘッド部は連通し、インクによる記録が可能な状態となる。

本発明の実施形態に係る記録装置に設けられる記録ユニットの断面図である。 本発明の実施形態に係る記録装置に設けられる記録ユニットの部分拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る記録ユニットが設けられる記録装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る記録装置に設けられる記録ユニットを設置位置から取り外して運ぶ際の状態を示す断面図である。

第１実施形態の記録装置及び当該記録装置に設けられる記録ユニットを図１〜図４を参照して説明する。
まず、記録装置及び記録ユニットの構造を中心に説明する。
図１に示す本実施形態は、データロガーやプロッター等のような記録装置１に関するものである。この記録装置１の本体には記録ユニット２の設置部３が設けられている。この設置部３は、案内手段４及び後述する駆動部３９（図３参照）により、図１の紙面垂直方向に往復移動可能となっている。この設置部３には、記録ユニット２が着脱自在に設置される。設置部３上の記録ユニット２の前方には、案内手段４の案内方向（図１の紙面垂直方向）と平行な軸線５ａを有するロール状の記録媒体５が設けられている。記録時には、設置部３を必要に応じて移動させながら記録ユニット２のヘッド部６から記録媒体５にインクを吐出し、ロール状に巻かれた記録媒体５を適宜に引き出しつつ、記録媒体５に任意の画像（文字を含む）を記録して送り出すことができる。

図１に示すように、記録ユニット２はフレーム７を備えている。このフレーム７は、本体部分が略箱型であり、前方上部が先方に向けて突出した形状となっている。フレーム７の内部には、略直方体状のインクタンク８が設けられている。このインクタンク８は、図示の縦横寸法に比べて紙面奥行き方向の厚さが相対的に薄い容器である。またフレーム７の前方上部には、ノズルを前方に向けた状態でヘッド部６が設けられている。インクタンク８の前面下部には、インク供給路となるインク供給パイプ９の一端が接続連通されており、インク供給パイプ９の途中にはインクの供給を安定化させるための補助タンク室１０が設けられ、さらにインク供給パイプ９の他端はヘッド部６に接続されている。ヘッド部６には圧電アクチュエータ部（以下ＰＺＴ部と称す）１１が設けられており、ＰＺＴ部１１に接続された配線はフレーム７の背面側に設けられた端子１２に接続されている。記録ユニット２を設置部３に取り付けると、記録装置１の本体の図示しないコネクタにこの端子１２が接続される。そして、後述する制御部３０（図４参照）の制御によってＰＺＴ部１１に駆動信号が入力されると、ヘッド部６のノズルからインクが吐出される。

図１及び図２に示すように、インク供給パイプ９が接続されているインクタンク８の前壁部の内面側には、球面の一部分で構成される形状の第１凹部１５が設けられており、この第１凹部１５の中心にインク供給パイプ９が連通している。この第１凹部１５は、後述する球状の弁体２０（図２参照）が嵌まり込んでインク供給パイプ９を遮断するための弁座として機能する部分である。そして、インクタンク８の前壁部の外面側には、第１凹部１５に連通しているインク供給パイプ９を囲んで環状の磁石１６が取り付けられている。従って、インクタンク８内のインクが、第１凹部１５からインク供給パイプ９に入ると、磁石１６の中央の孔部１６ａを通過することになる。

本実施形態では、前述した通り、磁石１６はインク供給パイプ９を囲んでインクタンク８の外面側に取り付けられており、このように磁石１６が取り付けられるインク供給パイプ９とインクタンク８の連結部付近を特に「接続部」と呼んでいる。しかしながら、磁石１６を取り付けることができるインク供給パイプ９とインクタンク８の接続部とは、本実施形態の場合のようなインク供給パイプ９を囲むインクタンク８の外面側のみを意味するものではない。本実施形態における接続部とは、インク供給パイプ９のうちインクタンク８に結合されている部分と、インク供給パイプ９が開口しているインクタンク８の前壁部の当該開口近傍の外面側及び内面側の部分と、さらにその近傍等も含み、当該部分に設けられた磁石１６の磁力がインクタンク８内の所定範囲に有効に及ぶような位置を意味する。従って本実施形態とは異なり、磁石１６は前壁部の内面、すなわちインクタンク８内のインクに浸る位置に設けてもよいが、その場合には、環状の磁石１６の孔部１６ａのインク吸い込み側に前述したような第１凹部１５を設け、第１凹部１５と孔部１６ａとインク供給パイプ９が連通するように構成することが好ましい。

図１及び図２に示すように、インクタンク８の内部において、インク供給パイプ９が連通している前壁部の内面の隅部には、隔離部材１７が設けられている。隔離部材１７は、インクタンク８内の空間の相対的に狭い一部を、他の相対的に広い空間から区画している。この隔離部材１７で隔てられたインクタンク８内の小空間は、後述する弁体２０が移動可能に設けられる所定範囲であり、その意味でこれを弁室１８と称している。なお、隔離部材１７は粗い網状の部材であり、インクの流通に抵抗を与えることはない。すなわち、インクタンク８内のインクは隔離部材１７があっても、インク供給パイプ９が開放されている限り、支障なく第１凹部１５からインク供給パイプ９に流入することができる。

図１及び図２に示すように、インクタンク８の弁室１８の内部には、球状の弁体２０が移動可能に設けられている。弁体２０は磁性体から構成されており、その表面は樹脂層２１で被覆されている。弁体２０は、弁室１８内で移動自在であり、前記第１凹部１５に近接し、又は前記第１凹部１５に入り込むと、磁石１６の磁力に引きつけられて第１凹部１５内に保持され、インク供給パイプ９を閉止してインクタンク８内のインクはヘッド部６に供給されなくなる。

弁体２０は金属等の磁性体から構成されている。磁性体が表面に露出していればインクが水性である場合には錆を生じる可能性があり、錆がインクに混入すればインク供給パイプ９やヘッド部６が目詰まりしたり、インク自体の性質が劣化する等の不具合が生じる可能性がある。しかしながら、実施形態では弁体２０の表面は樹脂層２１で被覆されて保護されているので、そのような不具合は未然に防止される。また、弁体２０の表面に樹脂層２１が設けられているため、磁石１６の磁力に引き寄せられた弁体２０と第１凹部１５との密着性は良好となり、インクの漏れの防止が確実になる。

図１及び図２に示すように、インクタンク８の弁室１８の内部において、インクタンク８の底壁の内面（底面）には、球面の一部分で構成される形状の第２凹部２２が設けられている。この第２凹部２２は、第１凹部１５から離れた弁体２０を保持するためのものである。この第２凹部２２に対応するように、設置部３の所定位置には電磁石２５が設けられている。また、設置部３の要所には、設置部３に記録ユニット２が設置されたことを検知する検知部として、カートリッジ検出部２６が設けられている。電磁石２５及びカートリッジ検出部２６は後述する制御部３０（図３参照）に接続されている。

以上説明した構成を有するインクタンク８及びヘッド部６等の組み合わせは、図１に示す記録ユニット２のフレーム７内において、紙面垂直方向について複数組が並んで設けられている。フルカラー印刷を行なう場合には、一般的には少なくともシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクが必要であるから、フレーム７内にはインクの色が異なる上述したインクタンク８及びヘッド部６等の組み合わせが例えば４組並設されている。もちろん、単色の記録装置１であれば記録ユニット２内のインクタンク８も単一でよい。

なお、この実施形態では、設置部３の側に電磁石２５が設けられていたが、インクタンク８の第２凹部２２に対応する底壁部の下面に、記録ユニット２の一部品として電磁石２５を設けてもよい。すなわち、記録ユニット２を設置部３の正規の位置に設置すれば、記録ユニット２に設けた電磁石２５の接点が設置部３側に設けた接点と電気的に接続され、制御部３０で電磁石２５を駆動できるようにしてもよい。

さらに、この実施形態では、インク供給パイプ９とインクタンク８の接続部、特にインクタンク８の外面側に磁石１６を配置し、接続部が開口するインクタンク８内の弁室１８に弁体２０を設けるものとしたが、この磁石１６及び弁体２０等の配置はこれに限るものではない。本発明では、インク供給パイプ９を閉止するために弁体２０を保持する磁石１６は、インク供給パイプ９とインクタンク８の接続部と、ヘッド部６との間の任意位置に設けることができる。例えば、インク供給パイプ９の途中に設けられた補助タンク室１０の内部に、環状の磁石１６及び球状の弁体２０による同様の構造を設けて、インク供給パイプ９を開閉する同様の作用効果を奏するようにすることもできる。なお、そのような場合には、電磁石２５の位置もその近傍にする必要がある。

次に、実施形態の記録装置１の制御システムについて図３を中心に参照して説明する。
図３の機能ブロック図で示す本実施形態の記録装置１は、ＣＰＵによって構成される制御部３０を備えている。この制御部３０は、以下に説明する装置の各部及び電源部３１とバス３２で接続されており、以下に説明するように本装置の全体を統括して制御することができる。

画像メモリ部３３は、外部のＰＣ等にＩ／Ｆ入力処理部３４を介して接続されており、ＰＣ等が外部から入力した画像データはＩ／Ｆ入力処理部３４を介して画像メモリ部３３に記憶される。

出力画像処理部３５は、ＰＺＴ部１１を含むヘッド部６が適切に駆動されるように、画像メモリ部３３の画像情報に必要な処理を施してヘッド部６に供給する。また、ＮＥＴ制御部３６は、外部ネットワーク３７に接続されており、外部ネットワーク３７から取得した画像情報を画像メモリ部３３に記憶して画像形成に供することができる。また、機構制御部３８は、記録ユニット２が設置された設置部３を案内手段４に沿って移動させる駆動部３９を制御するほか、本装置のその他の駆動部分を制御する。なお、記録装置１の制御は操作パネル４０等からの入力操作によって行うことができるが、前記ＰＣからの入力操作によって行うようにすることもできる。

前述したように、本実施形態の記録装置１は、設置部３上の正規位置に記録ユニット２が設置されたことを確認するための手段として、設置部３にカートリッジ検出部２６を有している。カートリッジ検出部２６は、例えば、記録ユニット２を正規位置に設置した場合には記録ユニット２に押されて接点が閉じ、記録ユニット有り信号としてのＯＮ信号を出力し、また記録ユニット２を正規位置から取り外した場合には記録ユニット２が離れて接点が開き、記録ユニット無し信号としてのＯＦＦ信号を出力するスイッチで構成することができる。

前述したように、本実施形態の記録装置１は、設置部３に正規に取り付けられた記録ユニット２のインク供給パイプ９を閉止している弁体２０を移動させ、インク供給パイプ９を開放してインク供給可能にするための手段として、電磁石２５を有している。この電磁石２５は、設置部３上の正規位置に設置された記録ユニット２の弁室１８に対応するように、設置部３上の所定位置に設けられている。この電磁石２５は、制御部３０が制御される電磁石制御部５０によって駆動される。

次に、実施形態の記録装置１において、記録ユニット２を着脱した際のインク供給パイプ９の開閉等及びこれに伴う作用等について説明する。
制御部３０は、カートリッジ検出部２６のＯＮ信号及びＯＦＦ信号に基づき、電磁石制御部５０によって電磁石２５のＯＮ／ＯＦＦを制御するとともに、電磁石２５に流れる電流を検知し、これに基づいて電磁石２５に流す電流の大きさをも適切に制御することができる。

具体的には、本装置のシステムがＯＮの状態において、記録ユニット２を設置部３の正規位置に設置すると、カートリッジ検出部２６が検知信号（記録ユニット有りのＯＮ信号）を出力する。制御部３０は、このＯＮ信号を受けると電磁石制御部５０に指令信号を送り、電磁石２５を駆動させる。このとき、電磁石制御部５０は、電磁石２５に相対的に強いパルス信号を出力し、弁体２０を保持している磁石１６よりも大きい磁力を瞬間的に発生させて弁室１８内に作用させる。従って、弁体２０が磁石１６に保持されてインク供給パイプ９を閉止していたとしても、弁体２０は電磁石２５の磁力に引かれて第１凹部１５から離れ、第２凹部２２に入り込んで磁着、保持される。これによって第１凹部１５は開放され、インクタンク８内のインクはインク供給パイプ９からヘッド部６に供給できるようになる。

ここで、弁体２０が電磁石２５に吸い付けられて第２凹部２２に保持されると、電磁石２５のインダクタンスが変化して駆動電流が小さくなる。制御部３０は、この変化をとらえると、電磁石制御部５０に指令信号を送り、電磁石２５の駆動電流を小さくし、弁体２０を第２凹部２２内に安定して保持できる程度の相対的に弱い保持電流に切り替える。従って、電磁石２５が保持電流で駆動されている限り、再び弁体２０が移動して磁石１６に引き寄せられ、第１凹部１５を閉止してインク供給不可能になってしまうことはない。また、弁体２０を第２凹部２２に保持するための電流は最小限であるため、コストも問題にならない。

記録ユニット２を設置部３の正規位置から取り外すと、カートリッジ検出部２６が非検知信号（記録ユニット無しのＯＦＦ信号）を出力する。制御部３０は、このＯＦＦ信号を受けると電磁石制御部５０に指令信号を送り、電磁石２５の駆動を打ち切る。弁室１８内で弁体２０は移動可能となり、取り外され人の手に持たれた記録ユニット２が、例えば図４のように前方に向けて角度θだけ傾斜すると、弁体２０は重力によって弁室１８内で第１凹部１５に向けて転がり、磁石１６に引き寄せられて第１凹部１５の内部に保持され、インク供給パイプ９を閉止する。なお、弁室１８の大きさ、弁体２０の大きさ、そして磁石１６の磁力の大きさ等を適当に設定しておけば、取り外された記録ユニット２が特に上述のように傾斜した姿勢にならなくとも、弁室１８内で自由になった球状の弁体２０が磁力で引き寄せられて転がり、第１凹部１５に保持されるようにすることもできる。

１…記録装置
２…記録ユニット
５…記録媒体
６…ヘッド部
８…インクタンク
９…インク供給路としてのインク供給パイプ
１６…磁石
１６ａ…磁石の孔部
１７…隔離部材
１８…隔離部材により隔離されたインクタンクの内部の一部である弁室
２０…弁体
２５…電磁石
２６…検知部としてのカートリッジ検出部
３０…制御部
５０…電磁石制御部

Claims (4)

1. 所定の設置位置に着脱自在に設置され記録媒体にインクを吐出して記録を行なう記録ユニットであって、
   インクを収納するインクタンクと、
   前記インクタンクに一端が接続されたインク供給路と、
   前記インク供給路の他端に接続されて前記インク供給路を介して前記インクタンクから供給されたインクを吐出するヘッド部と、
   前記インク供給路の前記一端が前記インクタンクに接続された接続部と前記ヘッド部との間の所定位置に設けられた磁石と、
   前記磁石の近傍の所定範囲で移動自在に設けられるとともに前記磁石に保持されると前記インク供給路を閉止する磁性体の弁体と、
   前記所定範囲に近接して設けられ、前記記録ユニットが前記設置位置に設置された際に駆動されて前記インク供給路を閉止している前記弁体を移動させて保持する電磁石と、
   を具備することを特徴とする記録ユニット。
2. 前記磁石は中央の孔部をインクが流通する環状の磁石であり、
   前記弁体はインク内に設けられた球状の弁体であり、
   前記弁体が前記磁石に保持されると前記磁石の孔部を通過するインクの流通が遮断されることを特徴とする請求項１記載の記録ユニット。
3. 前記接続部が開口する前記インクタンクの内部の一部を前記所定範囲として他の部分と区画するインク通過可能な隔離部材を具備し、
   前記磁石を前記接続部に設けたことを特徴とする請求項２記載の記録ユニット。
4. 前記記録ユニットが前記設置位置に設置されたことを検知する検知部と、
   前記記録ユニットが前記設置位置に設置されたことを前記検知部が検知した際に前記電磁石を駆動する制御部と、
   を具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の記録ユニット。

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