JP2000025218A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェットヘッド２０は、インクの初期充
填に手間取るという課題があった。また、共通流路５の
上流側に連通された加圧室７へはインクが充填されやす
く、逆に、共通流路５の下流側に連通された加圧室７に
はインクが充填されにくいという課題があった。 【解決手段】インク溜め４から延びた共通流路５の先端
側にループ用流路６′を連通する。ループ用流路６′に
はさらに共通流路５と平行なループ用流路６がつながっ
ていて、その根元側はインク溜め４に連通されている。
またループ用流路６からは吸引路１０が分岐されてい
る。 【効果】インクの初期充填時には、吸引路１０にポンプ
１０３を接続して、インク溜め４のインクを共通流路５
およびループ用流路６，６′に行き渡らせる。その後、
ポンプ１０３を切り離す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インクジェット
プリンタ用のインクジェットヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるオンデマンド方式のインクジェ
ットプリンタにおいて、インク滴の吐出に用いられるイ
ンクジェットヘッドは、通常、１枚の基板上に多数の加
圧室および加圧室に連通されたインク滴吐出のためのノ
ズルが備えられている。加圧室には圧電素子が備えられ
ており、圧電素子により加圧室を加圧することで、ノズ
ルからインク滴を吐出する構成になっている。

【０００３】具体的には、たとえば図５に示すように、
複数の加圧室９１ａが配列された基板９１の、各加圧室
９１ａの真上に、少なくともその上面が導電性とされた
振動板９２を介して、各加圧室９１ａ毎に独立した圧電
膜９３と上部電極９４とがこの順に積層されている。そ
して基板９１の下面側に、各加圧室９１ａに対応する複
数のノズル９５ａが形成されたノズル板９５が積層され
ている。

【０００４】かかる構成のインクジェットヘッド９にお
いては、振動板９２の、導電性とされた上面を下部電極
として、この下部電極と、複数あるうちの任意の上部電
極９４との間に、印刷のデータに応じて電圧を印加する
と、両電極間の圧電膜９３が撓んで、振動板９２を介し
て直下の加圧室９１ａが加圧される。

【０００５】そしてこの加圧により、当該加圧室９１ａ
内に予め充填されているインクの所定量が、連通された
ノズル９５ａからインク滴として吐出され、この繰り返
しによって印刷が行われる。

【０００６】複数の加圧室９１ａは、それぞれ、図示し
ない共通流路と連通されており、この共通流路から各加
圧室９１ａへインクが供給される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】各加圧室にインクを供
給する共通流路は、長手の流路で、加圧室はこの共通流
路に沿って配列されている。共通流路から加圧室へのイ
ンクの充填は、いずれの加圧室に対しても均等になされ
るのが理想的であるが、実際には、共通流路の上流側に
連通された加圧室へはインクが充填されやすく、逆に、
共通流路の下流側に連通された加圧室にはインクが充填
されにくいという課題があった。

【０００８】また、インクカートリッジを交換した場合
等、インクジェットヘッドにインクを初期充填する場合
において、各加圧室にインクを充填するのに時間がかか
るという課題があった。

【０００９】この発明は、かかる課題を解決して、共通
流路に連通された複数の加圧室のいずれに対しても、良
好にインクが充填でき、しかも初期インク充填時におい
てもスムーズに短時間でインクが充填できるように改良
されたインクジェットヘッドを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
インク滴の吐出を繰返すことによって印刷を行うための
インクジェットヘッドであって、供給されるインクを一
時的に溜めるためのインク溜め、根元側がインク溜めに
連通された長手の共通流路、共通流路に沿って配列さ
れ、それぞれ共通流路からインクが供給される複数個の
加圧室、各加圧室に連通されたインク滴の吐出用ノズ
ル、共通流路の先端とインク溜めとを連通するループ用
流路、およびループ用流路から分岐されたポンプ吸引の
ための吸引路を備え、吸引路にポンプを連結して動作さ
せることにより、インク溜めのインクを共通流路および
ループ用流路に行き渡らせることができるようにされて
いることを特徴とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記共通流路は、
平行に配置された複数の流路を含み、複数の流路の各先
端同士はループ用流路で連通されていることを特徴とす
る請求項１記載のインクジェットヘッドである。

【００１２】上述の構成によれば、インク溜めと共通流
路とループ用流路とは互いに連通している。このため、
インクジェットヘッドへの初期インク充填時に、ループ
用流路から分岐された吸引路にポンプを連結して、吸引
路を介してポンプによってインクを吸引すると、インク
溜めのインクは共通流路およびループ用流路に満たされ
る。

【００１３】この結果、短時間で、各加圧室へインクを
充填させることができ、インクジェットヘッドにおける
インクの初期充填を効率良く行うことができる。

【００１４】吸引路にポンプを連結してインクの充填を
行った後は、吸引路からポンプを外し、吸引路を塞げば
よい。

【００１５】インクが各加圧室へ初期充填された後に
は、共通流路から各加圧室へ必要な量のインクが補充さ
れる。この場合において、共通流路の先端にはループ用
流路が接続されている。よって、インク溜めに連通され
た共通流路の根元側と、インク溜めから離れている共通
流路の先端側とにおいて、共通流路内に満たされたイン
クの圧力差を少なくすることができる。よって共通流路
から各加圧室へのインクの充填が、加圧室毎にばらつく
ことが少なくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の実施形態について詳細に説明をする。

【００１７】図１は、この発明の一実施形態にかかるイ
ンクジェットヘッド１の全体構成を示す図解的な図であ
る。

【００１８】インクジェットヘッド１は１枚の基板２に
形成されている。基板２内には供給口３から供給される
インクを一時的に溜めるためのインク溜め４が設けられ
ている。インク溜め４は、この実施形態では、平面視
で、高さの低い二等辺三角形状をしている。二等辺三角
形状のインク溜め４の底辺からは下方に向かって複数本
（この実施形態では６本）の共通流路５およびループ用
流路が延び出している。共通流路５およびループ用流路
６は基板の厚み方向に上下２層に形成されており、図１
では両流路は重なり合っているので１つの流路のように
示されている。

【００１９】共通流路５の両側には、共通流路に沿って
配列された複数個の加圧室７が備えられている。なお、
図では、加圧室７の数は省略して示されているが、実際
には、１本の共通流路５の両側に、それぞれ、２１個の
加圧室が備えられている。つまり、この実施形態では、
１本のループ用流路６には、両側にそれぞれ２１個の加
圧室７がつながっており、６本の共通流路５を有するた
め、（２１＋２１）×６＝２５２個の加圧室７が備えら
れている。因みに、基板２の大きさは、平面視で、横が
５０mm、縦が１９mmである。

【００２０】６本のループ用流路６の各先端同士は、横
方向に延びるループ用流路６′によって連通されてい
る。そしてこのループ用流路６′の一端は吸引路１０と
されている。吸引路１０の先端には接続開口１０１が備
えられており、ここに弁１０２を介してポンプ１０３を
連結することができるようになっている。

【００２１】インクジェットヘッド１を初めて使用する
場合や、インクカートリッジを交換してインクを入れ換
える場合等には、接続開口１０１にポンプ１０３が連結
されて、吸引路１０を介してインク溜め４に溜められた
インクが吸引される。すなわち、供給口３からインク溜
め４にインクが供給され、インク溜め４に供給されたイ
ンクは共通流路５およびループ用流路６に流れ、さらに
共通流路５に連通された加圧室７へと充填される。とこ
ろが共通流路５，ループ用流路６および加圧室７への流
通路はその断面が比較的狭いので、インクの表面張力等
によりそこにインクが満たされるまでに時間がかかる。
そこで接続開口１０１にポンプ１０３をつなぎ、吸引路
１０を介してインク溜め４のインクを吸引することによ
り、共通流路５およびループ用流路６にインクを短時間
で行き渡らせることができる。そしてこれら共通流路５
およびループ用流路６にインクが行き渡ると、共通流路
５から加圧室７へもインクがスムーズに充填される。

【００２２】共通流路５およびループ用流路６にインク
が充填された後は、接続開口１０１からポンプ１０３が
外され、接続開口１０１が塞がれる。

【００２３】図２は図１の線Ａ−Ａに沿う部分断面図で
あり、図３は図１の線Ｂ−Ｂに沿う部分断面図である。

【００２４】図２および図３を参照して、基板２内に
は、上述したように、基板２の厚み方向に下上２層に共
通流路５およびループ用流路６が形成されている。より
具体的には、共通流路５は下層側に形成されており、ル
ープ用流路６は上層側に形成されている。共通流路５の
根元側はインク溜め４に連通されている。また、ループ
用流路６の根元側もインク溜め４に連通されている。そ
して共通流路５およびループ用流路６の各先端同士は、
図２に示すように上下に相互に連通されている。この結
果、インク溜め４と共通流路５とループ用流路６とは互
いに連通している。

【００２５】さらに、図１に示すように、ループ用流路
６は、その先端同士が横に延びるループ用流路６′で互
いに連通されている。

【００２６】なお、図２および図３において、１１はノ
ズル板であり、１２は簡略化して示された上面板であ
る。実際には上面板１２は、このような１枚構成の板で
はなく、振動板、圧電膜および上部電極等が含まれてい
る。

【００２７】図１および図３を参照して、基板２に形成
された共通流路５には、供給路１３を介して加圧室７が
連結されている。加圧室７は共通流路５の長さ方向に沿
って、共通流路５の両側にほぼ等間隔で配列されてい
る。各加圧室７には、ロート状の、先細りにテーパが付
けられた流路であるノズル流路１４がつながっており、
ノズル流路１４の先端には、ノズル板１１に形成された
ノズル１５が連通している。

【００２８】共通流路５を流れるインクは、供給路１３
を介して加圧室７に充填される。上面板１２に含まれる
振動板が制御されて加圧室７に圧力が加えられると、加
圧室７に充填されているインクはノズル流路１４を通
り、ノズル１５からインク滴として吐出される。そして
吐出された分のインクは共通流路５から供給路１３を介
して加圧室へと補充される。

【００２９】共通流路５には、上述したように両側にそ
れぞれ２１個の加圧室がつながっており、これらすべて
の加圧室７に対して均等にインクが充填されるのが理想
的である。しかし、実際には、インク溜め４に近い、共
通流路５の根元側近傍につながった加圧室にはインクが
充填されやすく、共通流路５の先端側につながった加圧
室７にはインクが充填されにくい。ところが、この実施
形態のように、共通流路５の先端側にループ用流路６を
連通させた場合、インク溜め４からループ用流路６を通
って共通流路５の先端側へとインクが流れる。それゆえ
ループ用流路６がない場合に比べて、共通流路５の先端
側におけるインク圧が高くなり、共通流路５内における
場所の違いによるインク圧の差が少なくなる。

【００３０】従って、インク溜め４から遠くなるほど共
通流路５内のインク圧力が低くなり、共通流路５の先端
側につながれた加圧室７にはインクが充填されにくいと
いう欠点が解消されている。

【００３１】また、ループ用流路６は、共通流路５の上
層に形成されているので、平面視において、ループ用流
路６を設けたことに伴う面積の増大はない。よって基板
２の面積を大きくする必要がなく、コンパクトなインク
ジェットヘッドが実現されている。

【００３２】図４は、この発明の他の実施形態にかかる
インクジェットヘッド２０の全体構成を示す図解図であ
り、その構成の要部が平面的に示されている。

【００３３】図４を参照して、このインクジェットヘッ
ド２０は、基板２にインク溜め４および６本の共通流路
５が形成されている。各共通流路５には、その長さ方向
に沿って、両側に、それぞれ複数の加圧室７が配列され
ている。これらの構成は、先の実施形態で説明したイン
クジェットヘッド１と同様である。

【００３４】この実施形態の特徴は、共通流路５と平行
なループ用流路６が備えられており、ループ用流路６の
根元側はインク溜め４に連通され、ループ用流路６の先
端側は、平面視で、略直角に湾曲されたループ用流路
６′とされて、共通流路５の各先端側と連通されている
ことである。これにより、複数本（この実施形態では６
本）の共通流路の先端側は、１本のループ用流路６′に
より相互に連通されている。そして、ループ用流路６か
らは吸引路１０が分岐されている。吸引路１０の分岐位
置は任意の位置でよく、ループ用流路６または６′の所
望の位置から分離されていればよい。この位置は、イン
クジェットヘッド２０を設計する場合に、基板２に余裕
のある位置等が選ばれる。

【００３５】かかる構成にすると、インクジェットヘッ
ド２０に、初期状態においてインクを充填する場合に
は、接続開口１０１に弁１０２を介してポンプ１０３を
接続する。そして供給口３からインク溜め４にインクを
供給しながら、ポンプ３により吸引路１０を介してイン
クを吸引する。するとインク溜め４のインクは、短時間
で共通流路５およびループ用流路６，６′に行き渡る。
その結果、共通流路５に連通された多数の加圧室７に対
して、スムーズにインクが充填できる。

【００３６】共通流路５およびループ用流路６，６′へ
のインクの充填が完了した後は、接続開口１０１からポ
ンプ１０３が外されて、接続開口１０１は塞がれる。

【００３７】そしてその後は、各共通流路５から加圧室
７へインクが充填される。この場合において、インク溜
め４のインクは、共通流路５のみでなく、ループ用流路
６，６′を通って各共通流路５の先端側に供給されるの
で、各共通流路５の先端側のインク圧が低下することを
防止できる。そしてその結果、多数の加圧室７に対する
インクの充填具合をほぼ均等に保つことができる。

【００３８】なお、このインクジェットヘッド６におけ
るループ用流路６，６′は、６本の共通流路５に連通さ
れているので、６本の共通流路５の各先端側へインクを
供給しやすいように、やや太めの流路としてもよい。

【００３９】以上説明した実施形態の他、この発明は、
請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、インクジェットヘッ
ドに備えられた多数の加圧室に対して、インクの初期充
填を短時間で行うことができ、また、使用時において、
均等にインクを充填させることができる。その結果、各
加圧室に備えられたノズルからのインクの吐出が良好
で、鮮明な印刷が可能なインクジェットヘッドを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるインクジェット
ヘッドの全体構成を示す図解図である。

【図２】図１のＡ−Ａに沿う断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂに沿う断面図である。

【図４】この発明の他の実施形態にかかるインクジェッ
トヘッドの全体構成を示す図解的な平面図である。

【図５】インクジェットヘッドの加圧室に関連する構成
を示す図解的な断面図である。

【符号の説明】

１，２０ インクジェットヘッド ２ 基板 ４ インク溜め ５ 共通流路 ６，６′ ループ用流路 ７ 加圧室 １０ 吸引路 １５ ノズル １０１ 接続開口 １０３ ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 弘一 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 住田 圭介 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 山田 順子 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 辻 清治 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 林 昌毅 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 藤島 正之 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 倉増 浩二 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF23 AF61 AG12 AG29 AG44 BA04 BA14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク滴の吐出を繰返すことによって印刷
   を行うためのインクジェットヘッドであって、 供給されるインクを一時的に溜めるためのインク溜め、 根元側がインク溜めに連通された長手の共通流路、 共通流路に沿って配列され、それぞれ共通流路からイン
   クが供給される複数個の加圧室、 各加圧室に連通されたインク滴の吐出用ノズル、 共通流路の先端とインク溜めとを連通するループ用流
   路、およびループ用流路から分岐されたポンプ吸引のた
   めの吸引路を備え、 吸引路にポンプを連結して動作させることにより、イン
   ク溜めのインクを共通流路およびループ用流路に行き渡
   らせることができるようにされていることを特徴とする
   インクジェットヘッド。
2. 【請求項２】前記共通流路は、平行に配置された複数の
   流路を含み、複数の流路の各先端同士はループ用流路で
   連通されていることを特徴とする請求項１記載のインク
   ジェットヘッド。