JP3606319B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッドにインクを適正な負圧状態で供給するインク供給機構を備えたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、通常、記録用紙の紙幅方向に往復動するキャリッジに印刷信号に対応してインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを搭載して、外部のインクタンクから記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。このようなインクタンク等のインク貯蔵容器は、小型の記録装置にあってはキャリッジに着脱可能に搭載され、また大型の記録装置にあっては、函体に設置されてインク供給チューブを介して記録ヘッドに接続されている。
【０００３】
キャリッジに搭載されるインクタンクは、キャリッジの往復動によるインクの波立ち等による圧力変化を可及的に減少させるため、通常、スポンジ等の多孔質材を収容し、これにインクを含浸させて構成されている。
【０００４】
また、函体に設置された大容量のインク袋からインク供給チューブを介してインクの供給を受ける場合にも、キャリッジの往復動によるチューブの屈曲に起因するインク圧の変化を防止するため、キャリッジの運動によるインク圧の変化を防止するためのダンピング機能を備えたサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、前者にあっては多孔質材を収容する分だけ、インクタンクのサイズや、また重量が収容可能なインク量に比較して大きくなるという問題があり、また後者にあっては、揺動によるインクの圧力変化を防止する機構が必要となり構造が複雑化するという問題がある。
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、キャリッジの移動に関わりなく印刷に適した負圧状態を維持して記録ヘッドにインクを供給するインク供給機構を備え、しかも外部へのインクの漏洩を防止できるキャッピング機構を備えたインクジェット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決するために本発明においては、インク室と、前記インク室にそれぞれに連通されて常時閉弁状態を維持する大気連通用接続口、及びインク供給用接続口と、前記インク室のインクを所定の負圧状態を維持しつつ前記インク供給用接続口に排出する負圧発生機構を備えたインクカートリッジと、前記大気連通用接続口を開弁させてキャピラリを介して大気に連通させる接続部、前記インク供給用接続口を開弁させてインクジェット記録ヘッドにインクを供給する接続部とを備えた接続ユニットと、インク滴を吐出するノズル開口が穿設されたノズルプレートを備え、前記接続ユニットを介してインクの供給を受け、また前記キャピラリの端部に連通するとともに、前記ノズルプレートの面で大気に開放する大気開放口を備えた前記インクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドのノズル開口を封止する第１の凹部と、前記大気連通口を封止する第２の凹部とをそれぞれ独立に備え、前記第１の凹部が前記負圧発生機構に接続され、また前記第２の凹部が弁を介して大気に連通されているキャッピング手段とを備えるようにした。
【０００７】
【作用】
インクカートリッジは、接続手段から取り外されている状態では、インク室が弁体により密封状態に維持され、インクの漏洩やインク溶媒の揮散が防止される。また接続手段に装着された状態では、弁体が開弁してインク室が大気に連通されて一定の負圧を維持しながらインク室のインクを記録ヘッドに供給する。
また、キャッピング手段によりノズル開口だけを封止して記録ヘッドへのインクの充填や、目詰まり解消を、また大気開放口を封止して大気開放口のインクの流れ出しを防止する。
【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乃至図３は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例を示すものであって、インクカートリッジ１は、一側に上下方向に延びるインク室２が、また他側に後述する負圧発生機構３が形成され、インク室２の上部、及び下部にはそれぞれ外部との接続を行う筒状体からなる大気連通用接続口４と、インク供給用接続口５が形成されている。
【０００９】
各接続口４、５には、その周面に連通用の窓４ａ、５ａが形成されていて、内部に弁体１０、２０が軸方向に移動可能に収容されている。各弁体１０、２０は、閉弁状態では一端１１ａ、２１ａが接続口４、５から突出するスライド軸１１、２１の他端側に、接続口４、５と連通する開口１２、２２を封止する弾性体からなるパッキン１３、２３を嵌装され、バネ１４、２４により開口１２、２２にパッキン１３、２３を弾接させるように接続口４、５に挿入されている。
【００１０】
このような構成により、インクカートリッジ１が後述する接続ユニット５０に装着されると、大気連通用接続口４、及びインク供給用接続口５はともに開弁状態を維持して記録ヘッドにインクを供給できる。
【００１１】
負圧発生機構３は、図３に示したようにインク室２と連通する断面円形の凹部からなる弁室３０に、膜弁３１、及び膜弁３１の外周を固定する固定具を兼ねた流路形成部材３２を収容し、インク室２を含む領域に遮気性を備えた膜３３、３３’を貼付して構成されている。弁室３０の中心には凸部３４が、また膜弁３１には凸部３４と対向する位置に貫通孔３５が形成されている。
【００１２】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ負圧発生機構３に形成されたインク流路を表裏に分けて示す図であって、インク室２からフィルタ３６に流入する流れ▲１▼、通孔３７から流路３８を経由して弁室３０の通孔３９に流入する流れ▲２▼、膜弁３１を通過する流れ▲３▼、弁室３０の通孔４０と通孔４１、４２とを結ぶ流路４３を経由する流れ▲４▼、及びインク供給用接続口５に連通する通孔４４と通孔４２とを接続する流路４５を流れる流れ▲５▼によりに連通する。
【００１３】
図５は、負圧発生機構３の断面構造を示すものであって、膜弁３１は、周囲を厚肉部とするダイヤフラムとして形成されていて、バネ４７により貫通孔３５が凸部３４に弾接されている。このバネ４７は、その弾圧力が、記録ヘッドへのインクの圧力が負圧を維持し、かつ記録動作に追従してインクを供給できる程度に設定されている。
【００１４】
図６は、接続ユニット５０の一実施例を示すものであって、インクカートリッジ１の前面と底面の形状に一致する壁５１、５２とを備えた本体５３に、インクカートリッジ１の大気連通用接続口４、インク供給用接続口５を収容し、弁体１０、２０をそれぞれ後退させて開弁させる接続部をなす凹部５４、５５がそれぞれ形成されている。
【００１５】
大気連通用接続口４に係合する凹部５４は、本体の表面に形成されたキャピラリ５７を経由して記録ヘッド５９に延びており、また、凹部５５は連通孔５８を介して記録ヘッド５９に連通されている。
【００１６】
記録ヘッド５９は、インクカートリッジ１からインクの供給を受け、圧力発生手段により加圧されたインクを液滴として吐出するノズル開口６０と、キャピラリ５７の端部５７ａと連通してノズル開口６０が形成された面、つまりノズルプレート６１に形成された大気開放口６２とを備えるように構成されている。
【００１７】
このような構成において、インクが充填されたインクカートリッジを図７に示したようにそれぞれの接続口４、５を接続ユニット５０の接続部をなす凹部５４、５５に挿入すると、弁体１０、２０が凹部５４、５５の壁に押圧されて開弁し、インク室２のインクが記録ヘッド５９に供給可能となる。
【００１８】
図８（ａ）は、キャッピング機構７０の一実施例を示すものであって、記録ヘッド５９のノズル開口６０が形成されている領域だけを選択的に封止し、かつ開口７１ａにより図示しないインク吸引ポンプに連通する第１のキャップ７１と、ノズル開口と大気開放口６２とをともに封止する第２のキャップ７２とから構成されている。なお、上述の第２のキャップ７２は、密封空間を構成する凹部を備えるように構成されているが、図８（ｂ）に示したようにノズルプレートのノズル開口と大気開放口とに弾接して封止可能な平面７３として形成しても同様の作用を奏する。
【００１９】
この状態で、図９（ａ）に示したように記録ヘッド５９をキャッピング手段７０の第１のキャップ７１により封止して記録ヘッド５９に負圧を作用させると、記録ヘッド５９を介してインク供給用接続口５に強い負圧が作用するため、膜弁３１が開いてインク室２のインクが記録ヘッド５９に流れ込み、記録ヘッド５９にインクが充填される。
【００２０】
一方、記録ヘッド５９によりインクが消費され、インク供給用接続口５の負圧が大きくなると、膜弁３１の表裏の差圧が大きくなるため、インク室２のインクの圧力を受けた膜弁３１がバネ４７の付勢力に抗して凸部３４から離れる。これにより膜弁３１の貫通孔３５が開放され、通孔３９と通孔４２が連通し、インク流出口６にインクが流れ込む。
【００２１】
記録ヘッド５９にインクが流れ込んで、インク供給用接続口５の負圧が小さくなると、膜弁３１がバネ４７の付勢力により凸部３４に押し付けられて貫通孔３５が凸部３４により封止される。以下、インク供給用接続口５のインク圧力が一定の負圧となるように、膜弁３１は凸部３４との接離を繰返す。
【００２２】
なお、記録動作の途中でノズル開口６０の目詰まりにより印刷不良が生じた場合には、カートリッジ装填時と同様に図９（ａ）に示したごとく、第１のキャップ７１により封止して記録ヘッド５９に負圧を作用させると、記録ヘッド５９のノズル開口６０からインクが強制的に排出され、目詰まりが解消する。
【００２３】
印刷動作が休止した場合には、記録ヘッド５９をキャッピング手段７０の第２のキャップ７２に移動させて記録ヘッド５９を封止すると、図９（ｂ）に示したようにノズル開口６０、及び大気開放口６２がともに封止されるから、記録装置等の移動等によりインクカートリッジ１が傾き、大気連通用接続口４にインクが到達して大気開放口６２にから漏れ出しても、キャップ７２に収容でき、記録装置外への漏洩を防止できる。
【００２４】
なお、上述の実施例においては、記録ヘッド５９のノズル開口６０が形成されている領域と、ノズル開口６０と大気開放口６２とをともに封止する領域とをそれぞれ別のキャップにより構成しているが、図１０に示したように同一のキャップ９０にノズル開口６０が形成されている領域だけを封止する凹部９１と、大気開放口６２だけを封止する凹部９２を形成し、それぞれを切換え弁９３を凹部９１を吸引用ポンプに、また凹部９２を大気に連通させたり、休止時には図１０（ｂ）に示したように凹部９２を大気と遮断するようにしても同様の作用を奏する。
【００２５】
なお、上述に実施例においては、大気連通用接続口４とインク供給用接続口５とをそれぞれインク室２の上部、及び下部に配置しているが、それぞれの接続口４、５を連通路を介してインク室２の所定の領域に連通させれば、接続口４、５は、適所に設けることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、インクカートリッジは、接続手段から取り外されている状態では、インク室が弁体により密封状態に維持され、インクの漏洩やインク溶媒の揮散が防止される。また接続手段に装着された状態では、弁体が開弁してインク室が大気に連通されて一定の負圧を維持しながらインク室のインクを記録ヘッドに供給することができる。
また、キャッピング手段によりノズル開口だけを封止して記録ヘッドへのインクの充填や、目詰まりを解消することができ、また大気開放口を封止することにより、大気開放口のインクの流れ出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクカートリッジの一実施例を示す斜視図である。
【図２】同上インクカートリッジの一実施例を示す断面図である。
【図３】同上インクカートリッジの組立分解斜視図である。
【図４】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同上インクカートリッジの負圧発生機構のインクの流れを示す図である。
【図５】同上負圧発生機構の断面構造及びインクの流れを示す図である。
【図６】接続ユニットの一実施例を示す図である。
【図７】インクカートリッジを接続ユニットに装着した状態を示す図である。
【図８】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれキャッピング手段の一実施例を示す図である。
【図９】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれインク吸引時と休止状態でのキャッピング形態を示す図である。
【図１０】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれキャッピング手段の他の実施例を、インク吸引時、及び休止時の状態で示す図である。
【符号の説明】
１ インクカートリッジ
２ インク室
３ 負圧発生機構
４ 大気連通用接続口
５ インク供給用接続口
６ インク流出口
１０、２０ 弁体
１１、２１ スライド軸
１３、２３ パッキン
１４、２４ バネ
３１ 膜弁
５０ 接続ユニット
５４、５５ 接続部をなす凹部
５７ キャピラリ
５９ 記録ヘッド
６０ ノズル開口
６１ ノズルプレート
６２ 大気開放口
７０ キャッピング機構
７１ キャップ
７１ａ 開口
７２ キャップ
７３ 平面

Claims (1)

1. インク室と、前記インク室にそれぞれに連通されて常時閉弁状態を維持する大気連通用接続口、及びインク供給用接続口と、前記インク室のインクを所定の負圧状態を維持しつつ前記インク供給用接続口に排出する負圧発生機構を備えたインクカートリッジと、
   前記大気連通用接続口を開弁させてキャピラリを介して大気に連通させる接続部、前記インク供給用接続口を開弁させてインクジェット記録ヘッドにインクを供給する接続部とを備えた接続ユニットと、
   インク滴を吐出するノズル開口が穿設されたノズルプレートを備え、前記接続ユニットを介してインクの供給を受け、また前記キャピラリの端部に連通するとともに、前記ノズルプレートの面で大気に開放する大気開放口を備えた前記インクジェット記録ヘッドと、
   前記インクジェット記録ヘッドのノズル開口を封止する第１の凹部と、前記大気連通口を封止する第２の凹部とをそれぞれ独立に備え、前記第１の凹部が前記負圧発生機構に接続され、また前記第２の凹部が弁を介して大気に連通されているキャッピング手段、
   を備えたインクジェット記録装置。

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