JPH0544539U - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性が高く安価でメンテナンス性の良いイ
ンクジェット記録装置を提供する。 【構成】 微小なインク滴を噴射する印字ヘッド６と、
インクを貯蔵するインクタンク１と、該インクタンク１
からインクが前記印字ヘッド６へ供給される様に連結さ
れたインク供給管路２と、フィルターユニット１１と、
一端部が印字ヘッド６に連通し他端部がインク供給管路
２に連通するインク流路と内部に空気層を密閉した圧力
調整管路部を設けたダンパー部材４で、このダンパー部
材４のインク流路と圧力調整管路部との分岐部分にはフ
ィルタ５が固着された構成のインク供給システムで、印
字ヘッド６とダンパー部材４とは着脱容易な形態にてヘ
ッドユニット１１として組立られ、往復動作するヘッド
キャリッジに搭載されているものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本孝案は、インクジェット記録装置に関し特にインクの供給システムに関する 。

【０００２】

【従来の技術】

インクジェット記録装置に於いては、気泡・圧力変動によるドット抜けやイン ク沈澱物・塵挨・異物等によって印字ヘッドのノズル内に目詰まりを生じないこ とが重要な特性であるため、従来は図５に示す如く、インクタンク１から印字ヘ ッド６までのインク供給系におけるインク流路のうち、インク供給管路２の一部 にフィルターユニット３を１個設けることでインク供給系内の微小な気泡・塵挨 ・異物等の捕獲、除去及び圧力変動の緩和などを計りながらインクを印字ヘッド 内のノズルに供給し、微小なインク滴を噴射させて印字していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のインクの供給システムのようにインク供給管路の一部に フィルターユニットを１個設けただけでは、微小な気泡・塵挨・異物等を完全に 捕獲することが困難なばかりか、印字装置の組立時にフィルターユニット以降か ら印字ヘッドまでのインク供給系内に塵挨・異物の混入が生じた場合、印字ヘッ ドのノズル詰まりを防止することができなかった。そのため組立中に於ける塵挨 ・異物混入を防ぐため、インク供給系全体を組み上げるまではクリーンルームや クリーンブース内で作業しなければならず、作業効率が悪かったり高価な設備が 必要であったりして、コストアップの要因にもなっていた。

【０００４】 また、微小な気泡・インク組成物の沈澱やインク供給系を形成する部材とイン クとの化学反応によって生ずる生成物などが、前記フィルターユニット以降のイ ンク供給系に生ずればノズルの目詰まりの危険性を回避することができず、記録 装置の信頼性を大きく損なうものであった。 従来、ユーザー先に於いて前記内容を原因とする印字ヘッドの不具合が発生し メンテナンスの必要が生じた場合、現地での印字ヘッド交換等は塵挨・異物等の 混入を伴う危険性が高いため、修理できずに工場返送となっており、ユーザーに 大きな負担を掛けることにもなっていた。

【０００５】 さらに、インク供給管路の一部にフィルターユニットを設けることで、インク 供給管路に発生する圧力変動を緩和する効果があるが、印字ヘッドのノズル内に 影響を与える圧力変動を緩和するためには、印字ヘッドの近傍に配設することが 望ましく、従来のままでは十分な効果を果たしていなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前述の問題点を解決するため本考案は、印字ヘッドの近傍に配置され、一端部 が前記印字ヘッドに連通し、他端部が前記インク供給管路に連通して、前記印字 ヘッドにインクを供給するインク流路を有するとともに、内部に空気層を密閉し た圧力調整管路部を設けることにより、ヘッドキャリッジの往復動作に伴って発 生する圧力変動を吸収・緩和するための機能を持つダンパー部材の、前記インク 流路と前記圧力調整管路部との分岐部分にフィルターを固着することにより、微 小な気泡・インク組成物の沈澱や、インク供給系を形成する部材とインクとの化 学反応によって生ずる生成物などの捕獲と、圧力緩和効果をより確実なものとし 、インク供給システムの信頼性を向上させ、印字装置の製造工程に於ける組立効 率の改善とコストダウンを計るものである。

【０００７】 また、前記印字ヘッドと前記ダンパー部材とは、着脱容易な形態にてヘッドユ ニットとして組立られ、往復動作するヘッドキャリッジに搭載されるように印字 装置を構成することで、フィルター詰まり等の不具合発生時の部品交換を簡便化 し、メンテナンス性の向上をも計るものである。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案のインク供給システムの一実施例であり、図２は本考案を実施し たダンパー部材４の平面図、図３は本考案を実施したダンパー部材４の断面図で ある。図４は本考案を実施したヘッドユニット１１の断面図である。図に於いて 、符号１で示すものはインクタンクであり、図示しないが内部には貯蔵されるイ ンクの物性などが外部環境等の影響を受けて変化しないように、金属薄膜や高分 子樹脂フィルム等をラミネート加工した袋状のインク袋パッケージが収納されて いる。符号２はインク供給管路で、空気浸透や耐インク性などを考慮して、本実 施例ではポリエチレンやナイロン等の高分子樹脂材料による多層構造チューブを 採用しているが、ステンレスやアルミニュウム等の金属管でもよく、あるいは両 者を併用してもよい。符号３はフィルターユニットで、図示しないがナイロン繊 維を織って作成したシート状メッシュフィルターを、両側からゴムパッキンとプ ラスチックの外装とで挟みこむ構造で、内部にはインク溜り及び空気溜まりとし て機能する空間部分を有している。

【０００９】 本実施例ではシート状メッシュフィルターの開口孔は２５〜４０μｍ程度のも のを使用しているが、基本的にはインクが噴射されるノズルの開口孔よりも小さ くなければならない。フィルターユニット３はインクタンク１からフィルターユ ニット３までのインク供給経路内に混入したり、析出したりした微小な気泡・塵 挨・異物・析出物などを捕獲するとともに、インク供給管路内に発生する急激な 圧力変動をフィルターの開口孔部分で緩和させる働きも併せ持つものである。符 号４はダンパー部材で、部材本体４ａとダンパーシート４ｂから成っており、両 者は熱圧着や超音波溶着あるいは接着などの加工方法によって固着している。部 材本体４ａは耐インク性を考慮してポリエチレンなどの高分子樹脂材料により成 形加工されている。ダンパーシート４ｂは空気浸透や耐インク性などを考慮して 、ポリエチレンやナイロン等の高分子樹脂による多層構造薄膜シートとなってい て、前記部材本体４ａ内に形成された形状の断面方向を封止して密閉形状を得る ために、前述の加工方法により部材本体４ａに固着されている。

【００１０】 部材本体４ａの内部には、インクタンク１からのインクが印字ヘッド６に供給 されるように連通したインク流路４ｃが形成され、該インク流路４ｃの一端部に は前記印字ヘッド６に連結されるヘッド連結部４ｄ、及び他端部には前記インク 供給管路２に連結される管路連結部４ｅが、それぞれ配設されている。そして、 前記ヘッド連結部４ｄにはゴムパッキン４ｆが有り、印字ヘッド６とダンパー部 材４との連結を保持し、機密性を保つ役割をはたしている。管路連結部４ｅには 、連結継ぎ手１２を締結させるためのねじ部４ｇが有り、インク供給管２を挿入 後図示しないゴムパッキンとともに、ダンパー部材４とインク供給管２とを連結 保持し機密性を保っている。

【００１１】 また、ダンパー部材４の内部には、他に前記インク流路４ｃと異なる部分に圧 力調整管路部４ｈが形成されている。該圧力調整管路部４ｈは、端部がインク流 路４ｃ内の分岐部分４ｉでインク流路４ｃに連通するだけで、他の部分では連通 しない形状に加工されているため、インク流路４ｃ内にインクが満たされると、 圧力調整管路部４ｉ内部は空気を密閉した状態となり、インクに働く急激な圧力 変化に対して、圧力調整管路部４ｉ内部の空気がソリッド状態のインクに比べダ ンパー効果を発揮し、有効な圧力緩和機能を持つものものである。さらに、前記 インク流路４ｃ内の分岐部分４ｉには、フィルター５が熱圧着や超音波溶着ある いは接着などの加工方法によって固着している。

【００１２】 本実施例に於いて、前記フィルター５はナイロン製シート状メッシュフィルタ ーを使用しており、その開口孔は２０〜２５μｍ程度の径に形成されている。こ れにより、フィルターユニット３を通過してきたり、フィルターユニット３から フィルター５までの間のインク供給経路内に混入したり、析出したりしたより微 小な気泡・塵挨・異物・析出物などを捕獲するものである。また、フィルター５ はフィルターユニット３と同様に、印字ヘッド６やインク流路４ｃ内に発生する 急激な圧力変動を、シート状メッシュフィルターの開口孔部分で緩和させる働き も併せ持つものである。

【００１３】 符号６は印字ヘッドで、本実施例に於いては図４の如く、複数の噴射ノズル６ ａが８ノズル／ｍｍの間隔で記録媒体８の幅方向に対し往復運動するヘッドキャ リッジ７の動作方向と直角方向に直列に配列し、印字情報に基づいて図示しない フレキシブル基板を介して、図示しないヘッド駆動回路より供給される駆動パル スによって、記録用紙や記録フィルム等の記録媒体８に向かって微小なインク滴 をノズルから噴射する、マルチノズルオンデマンドタイプのインクジェット記録 ヘッドを使用している。印字ヘッド６の内部には、前記噴射ノズル６ａにインク を供給するためのインク溜り６ｂが有り、ノズルからインクを噴射した後のイン ク補給を迅速に行えるように設計されている。外部からインク供給を受けるため の供給口６ｃはインク溜り６ｂに連通し、前記ダンパー部材４のヘッド連結部４ ｄ及びゴムパッキン４ｆが着脱自在に挿入されることにより、インク供給を受け ながら外部からの気泡・異物等の混入を防止している。

【００１４】 そして、ヘッド固定板９に印字ヘッド６をネジ等で固定後、前述のように供給 口６ｃにヘッド連結部４ｄ及びゴムパッキン４ｆを挿入するだけで、印字ヘッド ６とダンパー部材４とは容易に組立可能で、外装１０を実装すればヘッドユニッ ト１１としてユニット化された状態で一体的に管理・流動されるとともに、ヘッ ドキャリッジ７にはユニット状態で搭載されるものである。また、供給口６ｃと ヘッド連結部４ｄ及びゴムパッキン４ｆは着脱自在に挿入されているため、印字 ヘッド６とダンパー部材４との分解も容易であり、ヘッドキャリッジ７に搭載さ れたままでもダンパー部材４の交換が可能である。

【００１５】 次に、以上の構成に於ける本考案の一実施例のインク供給システムの組立作業 について説明する。 先ず、各部品の清浄性については各々製造工程に於ける作業標準に基づき、ク リーン環境での組立あるいは製造後の洗浄や密封処理によって確保する必要が有 る。フィルターユニット３・ダンパー部材４・印字ヘッド６・ヘッドユニット１ １などは、クラス５００００〜１００００程度のクリーンルームまたはクリーン ブースにて製造・組立作業を行うことが望ましく、インク供給管路２は、製造後 溶剤により十分洗浄しておくことが望ましいが、これらは従来に於いても本実施 例に於いても全く同様である。さらに従来に於いてはインク供給システムの組立 作業を行う工場内に於いても、クリーンルームまたはクリーンブースを設置して 作業していた。これは組立作業中にフィルターユニット３以降のインク供給シス テムの経路内に工場環境中を浮遊している粉塵や異物などが混入することを恐れ たからである。

【００１６】 本実施例においては、フィルターユニット３以降で印字ヘッド６直前に配置さ れたダンパー部材４内部のインク流路４ｃ内にフィルター５を固着してあり、さ らにダンパー部材４と印字ヘッド６とを連結、ヘッド固定板９や外装１０と共に 組立ててヘッドユニット１１としてあるため、印字装置やインク供給システム等 の組立に於いて、クリーンルームまたはクリーンブースなどの設備を必要としな い。ヘッドユニット１１内にフィルター５が有るため、組立中に於ける塵挨・異 物に対する防御はノズル６ａ先端部だけでよく、作業者の注意負担は大幅に低下 し逆にクリーンルームまたはクリーンブースなどへの入場時や防塵着着用時の時 間ロスが無くなるなどで、作業効率が大幅に向上する。

【００１７】 さらにまた、ヘッドユニット１１のノズル６ａ部分をキャップ等で封止すれば 塵挨・異物等に対する注意をそれ程しなくても良いため、各々の部品の密封処理 などを簡易的に行うことが可能になる他、部品の管理・輸送などの機材・設備も 一般的なもので十分となる。 次に、本考案の一実施例のインク供給システムの動作について説明する。図示 していないインク吸引システムの吸引ポンプが発生する負圧を、印字ヘッド６の ノズル６ａの先端部にくわえることによってインク供給管路２、フィルターユニ ット３、再びインク供給管路２、ダンパー部材４、印字ヘッド６の順にインクタ ンク１内のインクが供給され、インク供給システム全体にわたりインクの初期充 填が実行され、このインク初期充填動作に於いて、インク供給システム全体の機 密性や詰まり・管路抵抗なども同時に確認される。インクが充填された状態に於 いてノズル６ａよりインク滴が噴射されると、毛細管現象とノズルの体積変化に よって発生する自己ポンプ作用によりインクが自動供給され、インクタンク１か ら印字ヘッド６に向かってインクの流れが形成される。

【００１８】 しかしながら、ノズルから噴出されるインク滴の量が極めて微量なため、イン ク供給システム内のインクの流れがゆるやかであったり、記録装置としても長時 間の連続印字動作を実施することが少なく、休止している時間のほうが長いなど の動作上及び使用上の条件が有って、インク組成物の沈澱や、インク供給系を形 成する部材とインクとの化学反応によって生ずる生成物などが起こり易かったり 、インク中の溶存ガスやインク供給管路２を浸透してきた空気が気泡核を形成し 寄り集まって気泡に成長したりして、インク供給システムの正常な働きを阻害す る危険因子になっていた。またこれとは別に、インクエンプティ時にインクタン クを交換する場合やインク供給システムの組立作業中に混入する気泡・異物・ゴ ミ等も前述と同様な危険因子であった。

【００１９】 これらの危険因子を放置すると、インク供給システム内の自然なインクの流れ や、吸引システムの作動で吸引ポンプが発生する強力な吸引力による強制流によ って、不都合な場所に移動したり堆積したりするため、管路抵抗の増大化やイン ク供給管路２を詰まらせるなどの不具合を発生し、重大な場合は印字ヘッド６内 の噴射ノズル６ａにまで達してノズル詰まりを引き起こし、印字ヘッドの交換に まで至ってしまうことすらある。

【００２０】 これら危険因子の除去装置としてフィルターユニット３及びフィルター５が配 置されており、インクタンク１から印字ヘッド６に向かって流れているインク流 内に有る危険因子は、先ずフィルターユニット３によって捕獲される。フィルタ ーユニット３に捕獲される危険因子は、インクエンプティ時にインクタンクを交 換する場合やインク供給システムの組立作業中に混入する気泡・異物・ゴミ等が 主なもので、沈澱物・化学反応によって生ずる生成物も比較的大きな部類に入る 危険因子が捕獲される。フィルターユニット３で捕獲される危険因子は多く、フ ィルター詰まりを短時間で引き起こす可能性があるため、フィルターユニット３ は分解・組立が容易であるとともに、フィルター自身の面積を大きくし、インク 溜り及び空気溜まり部分を持つ構造になっていて、捕獲された危険因子が前記イ ンク溜り及び空気溜まり部分に堆積し、インク供給に影響を与えないように設計 されている。

【００２１】 このようなことを配慮してインク溜り及び空気溜りを大きく設計すれば、フィ ルターユニット３の目詰まりによる不具合は殆ど発生しない。前述のようにフィ ルタユニット３の除去装置としての効果は大きいが、２５μｍ以下の微小な気泡 ・沈澱物・化学反応によって生ずる生成物などは通過してしまう。また、フィル ターユニット３以降のインク供給経路内に混入したり、析出したりした微小な気 泡・塵挨・異物・析出物なども、印字ヘッド６に向かって流れて行くが、これら の危険因子についてはダンパー部材４の内部に設けられたフィルター５によって 除去するものである。

【００２２】 このフィルター５によって捕獲される危険因子のうち比較的大きなものは、イ ンク供給システムの組立作業中に混入する塵挨・異物などであるため、多量に混 入し短時間にフィルター詰まりを引き起こすということは無いが、フィルター５ の面積が小さいため、メンテナンス性を考慮に入れて供給口６ｃとヘッド連結部 ４ｄ及びゴムパッキン４ｆは着脱自在に挿入されているおり、印字ヘッド６とダ ンパー部材４との分解も容易である。これによりフィールドに於いてフィルター ５の目詰まり等のトラブルが発生しても、印字ヘッド６の防塵に注意してダンパ ー部材４の交換を行えば、短時間で容易に回復しユーザーの負担を大幅に低減で きるものである。またインク流路４ｃと圧力調整管路部４ｈとの分岐部分４ｉに フィルター５が固着しているため、捕獲された気泡はこの圧力調整管路部４ｈに 吸収されてしまいインク供給に影響を与えない。

【００２３】 これにより、印字ヘッド６には清浄なインクのみしか供給されず、またたとえ フィルタ５を通過する危険因子が有ったとしても、その大きさは２０μｍ以下で あり、噴射ノズル６ａの先端径が１１０＊４０μｍの楕円形状であることを考え 合わせれば、全く影響無いといえるものである。これによりインクジェット記録 装置の最大の問題であったところの、インク供給経路内に混入したり析出したり した微小な気泡・塵挨・異物・析出物などによる印字の欠落、ノズル詰まりなど を解決することが可能である。

【００２４】 次にフィルタ５が持つ圧力緩和作用について述べる。ヘッドキャリッジ７の往 復動作に伴って発生する加速度変動や装置が受ける振動・衝撃で、インク供給シ ステム内には急激な圧力変動が加わるが、この影響を最も受けるのは印字ヘッド ６の噴射ノズル６ａ先端に形成されているメニスカスで、この保持力はインクの 表面張力のみであるため、それほど大きな力でなくても破壊されてしまう。メニ スカスが破壊されてしまうと、ノズル表面にインクが流れ出たりノズル内からイ ンクが後退してしまったりして、インク滴を噴射しつづけることができなくなっ てしまうため、信頼性の面でこのようなことを発生させないことが重要課題であ る。対応策としてインク流路４ｃに連通させた圧力調整管路部４ｉによってダン パー作用を果たさせているが、ダンパーは前述の理由でノズル６ａに近い程望ま しい。

【００２５】 本実施例に於けるフィルター５は前述の危険因子の除去機能と共にシート状メ ッシュフィルターの開口孔部分でインク流路４ｃ内に発生する急激な圧力変動を 緩和させる働きも併せ持つものであり、最も印字ヘッド６に近い位置に配設され ているためダンパー効果を一番有効に発揮するものである。また、吸引システム の作動でノズル６ａの先端からインクが吸引される場合、ダンパー部材４内の圧 力調整管路部４ｈに於いても分岐部分４ｉまでのインクが吸い出されるため内部 が負圧状態となり、吸引システムの作動が停止しノズル６ａの先端部の負圧が解 消された後で、圧力調整管路部４ｈは圧力バランスを保つため、内部にインクを 急激に引き込み元の状態に戻ろうとする。この作用によりノズル６ａ先端に形成 されているメニスカスが破壊されるという不具合に対しても、フィルター５をイ ンク流路４ｃと圧力調整管路部４ｈとの分岐部分４ｉから、印字ヘッド６に連結 するヘッド連結部４ｄまでのインク流路内に固着させてあるため、前述のような 圧力変動に対しても十分なダンパー効果を発揮するものである。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明した如く、本考案によれば印字ヘッドの近傍に配置され、圧力変動を 吸収・緩和するための機能を持つダンパー部材内のインク流路と圧力調整管路部 との分岐部分にフィルタを固着することにより、微小な気泡・インク組成物の沈 澱や、インク供給系を形成する部材とインクとの化学反応によって生ずる生成物 などの捕獲と、圧力緩和効果をより確実なものとし、インク供給システムの信頼 性を向上させ、印字装置の製造工程に於ける組立効率の改善とコストダウンを計 るという目的が達成され、信頼性が高く安価なインクジェット記録装置を提供で きる。

【００２７】 また、印字ヘッドとダンパー部材とは、着脱容易な形態にてヘッドユニットと して組立られ、往復動作するヘッドキャリッジに搭載されるように印字装置を構 成したことで、フィルター詰まり等の不具合発生時の部品交換を簡便化し、メン テナンス性の向上が計られ、修理時間の大幅な短縮・修理費用の低減等のサービ スをユーザーに提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるインク供給システムについての一
実施例を示す概略図である。

【図２】本考案によるダンパー部材についての一実施例
を示す平面図である。

【図３】本考案によるダンパー部材についての一実施例
を示す断面図である。

【図４】本考案によるヘッドユニットについての一実施
例を示す断面図である。

【図５】従来のインク供給システムを示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ インクタンク ２ インク供給管路 ３ フィルターユニット ４ ダンパー部材 ５ フィルター ６ 印字ヘッド ７ ヘッドキャリッジ ８ 記録媒体 ９ ヘッド固定板 １０ 外装 １１ ヘッドユニット １２ 連結継手

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、微小なインク滴を噴射する
   印字ヘッドと、インクを貯蔵するインクタンクと、該イ
   ンクタンクからインクが前記印字ヘッドへ供給されるよ
   うに連結されたインク供給管路と、フィルターユニット
   と、一端部が前記印字ヘッドに連通し他端部が前記イン
   ク供給管路に連通するインク流路と内部に空気層を密閉
   した圧力調整管路部とフィルターとで構成されたダンパ
   ー部材とからなるインク供給システムを有するインクジ
   ェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記ダンパー部材に設けられたフィルタ
   ーは、前記インク流路と前記圧力調整管路部との分岐部
   分から、前記印字ヘッドに連通する端部までのインク流
   路内に固着してなることを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記フィルターを設けたダンパー部材
   は、インクジェット記録装置のインク供給システムに於
   いて、前記フィルターユニットよりも前記印字ヘッド側
   により近く配置されるとともに、前記ダンパー部材に固
   着してなるフィルターは、前記フィルターユニットに用
   いるフィルターと同等、又はそれ以下の開口孔密度を有
   することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記
   録装置。