JP2004284277A - Ink jet recording head, ink jet recording device and method for supplying ink to ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head, ink jet recording device and method for supplying ink to ink jet recording head Download PDF

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JP2004284277A
JP2004284277A JP2003081372A JP2003081372A JP2004284277A JP 2004284277 A JP2004284277 A JP 2004284277A JP 2003081372 A JP2003081372 A JP 2003081372A JP 2003081372 A JP2003081372 A JP 2003081372A JP 2004284277 A JP2004284277 A JP 2004284277A
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ink
recording head
jet recording
pool
ink jet
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Shinji Seto
信二 瀬戸
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To diminish the dispersion of ink discharge characteristics; miniaturize an ink jet recording device; cut a manufacturing cost to a low level; and realize successful air bubble discharge performance. <P>SOLUTION: The ink jet recording head is formed in the way that an ink pool 20 for supplying ink communicates with a plurality of pressure chambers 14 at a part other than a columnar part 28 where a nozzle communication chamber 16 is formed and is almost of the same width as the length of a train of nozzle rows where a plurality of nozzles 12 are arranged. The ink pool 20 is of such a structure that it is shared by a plurality of the pressure chambers 14 and the ink contained in the ink pool 20 is supplied to each of the pressure chambers 14, passing through an ink supply path 18 from an opening part 22. Thus, it is possible to stabilize the ink discharge characteristics without increasing the depth of the ink pool 20. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出させて画像の記録を行うインクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置、及びインクジェット記録ヘッドへのインク充填方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、インク滴を吐出させるノズルを多数マトリックス状に配置したインクジェット記録ヘッドとして、例えば図13に示すものが開示されている。
【0003】
このインクジェット記録ヘッドは、インク滴が吐出される複数のノズル102と、個々のノズル102と連通しインクが加圧される複数の圧力室104と、図示しないインクカートリッジからインクが開口部112を介して導入されるインクプール本流110と、このインクプール本流110から櫛歯状に延設されるインクプール支流108とを備えている。このインクプール支流108は、複数の供給口106を介して個々の圧力室104と連通している。また、図14に示すように、圧力室104の底面には、個別電極114を備えた圧電素子116が取り付けられている。
【0004】
このようなインクジェット記録ヘッドでは、図示しないインクカートリッジからインクが開口部112を通ってインクプール本流110に導入され、さらにインクはインクプール支流108に分流される。インクプール支流108に流入したインクは、複数の供給口106からこれに連通する個々の圧力室104に供給される。圧力室104では、個別電極114に電圧を印加することによって圧電素子116が駆動され、インクが加圧されることによってノズル102からインク滴が吐出される(例えば特許文献1を参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−334661号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インクジェット記録ヘッドでは、1本のインクプール支流108に沿って配設されたノズル列を長尺化する場合、インクプール支流108の巾が狭いためインクの流体抵抗が大きく、 インク吐出特性にばらつきが発生してしまう。特に、支流先端部と支流根元部においては流体抵抗の差により、特性が異なる。インクの流体抵抗を小さくするには、インクプール深さを大きくする必要があり、ヘッド外形が大型化し、コストが増大するという問題がある。
【0007】
また、各々のインクプール支流108には、図13に示すように、インクの流れ方向における下流部に支流端部109が存在する。このため、各支流端部109付近でインクの流れに淀みが生じやすく、その淀み箇所に気泡が残留してしまい、印字動作中にこの気泡が動き、圧力室内に侵入する事により、インクの不吐出を招き問題となる。
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、インク吐出特性を安定化すると共に、気泡排出性を向上させることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルが列状に形成されたノズルプレートと、貯留したインクを各々の前記ノズルから吐出させる圧力室と、前記圧力室へインクを供給するインクプールと、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、同色のインクを貯留する前記圧力室には、圧力室と異なる層に形成され、同色のインクを吐出する複数のノズル列の行列長と略同一幅のインクプールからインクが供給されることを特徴としている。
【0010】
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、 同色のインクを貯留する圧力室に共通のインクプールからインクが供給される。このインクプールの巾は複数のノズル列の行列長と略同一幅とされ、広い空間となっている。なお、「行列長」とは列と直交する行の長さをいう。これにより、インクプール内でのインクの流体抵抗を下げることが可能となる。このため、インクプールを深くしてヘッドサイズを大きくすることなく、インク吐出特性を安定化することができる。これとともに、ヘッドの小型化、低コストを実現することが可能となる。
【0011】
請求項2に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項1に記載の構成において、前記インクプールの長さは、前記ノズル列の長さより長く構成され、該インクプールの両端部にインクを供給するインク供給口が形成されていることを特徴としている。
【0012】
請求項2に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、インクプールの長さがノズル列の長さより長くされ、 インク供給口がインクプールの両端部に配置され、その両インク供給口からインクが導入される。このため、従来のインクプールのように流末壁が形成されず、インクの淀み箇所ができにくく、気泡排出性を向上することができる。
【0013】
請求項3に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項2に記載の構成において、前記インク供給口の少なくとも一方には、インクの流入量を調整する調整弁が設けられたことを特徴としている。
【0014】
請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、インクカートリッジ内のインクが、2つのインク供給口からインクプール内に供給される際に、インク供給口の少なくとも片方のインクの流入量を調整することができる。このため、2つのインク供給口から導入されたインクがインクプール内でぶつかる位置をずらすことが可能となる。
【0015】
すなわち、2つのインク供給口から導入されたインクが常にインクプールの中央部付近でぶつかると、その部分のインクの流れが不安定になり、気泡が残留することが懸念されるが、本発明のように、インクプール内でインクがぶつかる位置をずらすことによって、インクの淀み箇所を移動させることができる。このため、インクプール内に気泡が残留しにくくなり、気泡排出性を向上することができる。なお、「流入量を調整する」とは流入を止めることも含む意味である。
【0016】
請求項4に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項1乃至は請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドを使用したことを特徴としている。
【0017】
請求項4に記載のインクジェット記録装置によれば、請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドを使用することにより、インク吐出特性のばらつきの少ない装置を実現でき、画像ムラ等の発生を防止することができる。さらに、装置全体の低コスト化が可能となる。また、請求項2又は請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドを使用することにより、気泡排出性を向上することができ、吐出不良のない高品質な画像を得ることができる。
【0018】
請求項5に記載の発明は、 請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドにインクを供給する方法において、前記調整弁を開いて前記ノズルからインクを所定時間吸引するステップと、所定時間経過後、一方の前記調整弁を閉じ、ノズルからインクを再吸引するステップと、を有することを特徴としている。
【0019】
請求項5に記載のインクジェット記録ヘッドへのインク供給方法によれば、1回目と2回目のインク吸引時に、2つのインク供給口からのインク流入量を変えることで、インクの淀み箇所を移動させ、気泡排出性を向上することができる。これにより、吐出不良の少ない高品質の画像を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第1実施形態を図1から図7に基づいて説明する。
【0021】
図1及び図4に示すようにインクジェット記録ヘッド10は、マトリックス状に複数開けられたインク滴を吐出するノズル12と、貯留したインクを加圧する複数の圧力室14とを備えている。さらに、ノズル12と圧力室14とを連通するノズル連通室16と、圧力室14にインクを供給するインク供給路18と、このインク供給路18の開口部22へインクを導くインクプール20とを備えている。このインクプール20は、上部の複数の圧力室14と異なる下部層に設けられている。
【0022】
このインクジェット記録ヘッド10は、ノズル12が形成されるノズルプレート24と、ノズル連通室16とインクプール20とを形成するインクプールプレート26と、ノズル連通室16と開口部22とを形成するスループレート30と、インク供給路18が形成されるインク供給路プレート32と、圧力室14が形成される圧力室プレート34とを順番に接合し、その後、ノズルプレート24の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにて複数のノズル12を開けることで作られる。接合後はノズル12と逆の面は、ノズル連通室16と圧力室14とインク供給路18と開口部22とが開口した状態となっている。
【0023】
さらに、図4に示すように圧力室プレート34の上部には、圧力室14の上面を塞ぐ振動板36と、圧力室14と対向する位置に接着されている圧電素子38と、圧電素子38の上にボール半田40を介して接合されている電気基板42とを備えている。
【0024】
なお、ノズルプレート24の材質はポリイミドであり、インクプールプレート26、スループレート30、インク供給路プレート32の材質はSUSである。
【0025】
図2及び図3に示すように複数のノズル12は、同色のインクを吐出する複数のノズル列(図中の縦方向の列)を形成するように長手方向に並んで配置されており、これらの複数のノズル列の行列長と略同一幅のインクプール20が4つ設けられている。このインクプール20には、ノズル連通室16が形成された複数の円柱部28が設けられているが、 その他の部分が連通された広い空間となっている。そして、このインクプール20に開口部22を介してインク供給路18及び圧力室14が連通され、圧力室14で1つのインクプール20が共通化された構造となっている。
【0026】
図6及び図7に示すようにインクジェット記録ヘッド10には、インクを補給する4つのYMCKのインクカートリッジ52がキャリッジ50内に交換可能に取り付けられている。また、図3に示すように、インクプール20の長手方向における一方の端部にはインク供給口44が設けられており、このインク供給口44はインク導入管54を介してインクカートリッジ52に連結されている。
【0027】
図3及び図5に示すように、インク供給口44からインクプール20内に供給されるインクの流れ方向端部には、この流れ方向に対して傾斜する方向に内壁46が形成されている。そして、この内壁46付近にインク供給路18と連通する複数の開口部22が配置される構成となっている。
【0028】
次に、このようなインクジェット記録ヘッド10の作用について説明する。
【0029】
インクカートリッジ52内のインクはインク導入管54を通ってインク供給口44からインクプール20に供給される。インクプール20内に供給されたインクは、インク供給口44の長手方向の反対側に向かって流れる。インクプール20には、開口部22を介して複数のインク供給路18が連通しており、インクは開口部22、インク供給路18を通って各圧力室14に供給される。さらに、インクプール20内のインクは長手方向下流側の内壁46にぶつかり、内壁46の傾斜方向に沿って流れる。
【0030】
一方、圧力室14では、圧電素子38に図示しない電源から電圧が印加されることによって、振動板36が圧力室14の方向に変形し、圧力室14内のインクが加圧される。これにより、ノズル連通室16のノズル12からインク滴が吐出される。
【0031】
このようなインクジェット記録ヘッドでは、各圧力室14に同色のインクを供給するインクプール20(図3では左側の上下のインクプールが同色)が、複数のノズル列の行列長と略同一幅の広い空間となるように形成されているので、インクの流れ方向のインクプール下流部Dは従来のような支流構造の流末端部ではなく、広い内壁46となっている。このため、インクプール20内のインクの流体抵抗を下げることができ、インク吐出特性を安定化することができる。また、このような構成ではインクプールを深くしてヘッドサイズを大きくする必要がないので、インクジェット記録ヘッド10の小型化、低コスト化を実現できる。
【0032】
次に、本発明に係る第2実施形態を図8から図11に基づき説明する。
【0033】
なお、第1実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0034】
図8に示すようにインクジェット記録ヘッド60は、長手方向の中央部が連結されたインクプール62を備えており、インクプール62の長さは、複数のノズル12を並べたノズル列の長さよりも長く設定されている。このインクプール62の長手方向の両端部には、インク供給口44a,44bが形成されている。このような構造により、第1実施形態の図5に示すようなインクプール下流部Dの無い構造とすることができる。
【0035】
図9に示すように、一方のインク供給口44aと接続されるインク導入管54には、インクカートリッジ52からのインクの流入量を調整する調整弁66と、この調整弁66の開閉を制御する制御手段68とが設けられている。この調整弁66は、圧電素子からなり、電圧を加えると収縮して開口率を変え、弁として機能するものである。
【0036】
また、図9に示すように、インクジェット記録ヘッド60と対向する位置には、ノズル12からインクを吸引するキャップ72が設けられている。このキャップ72はノズル12を外部から密閉する。また、キャップ72は、キャップ72内を負圧にしてノズル12からインクを吸引するポンプ74と、吸引したインクを排出するパイプ76とを備えている。
【0037】
次に、このようなインクジェット記録ヘッド60のインク吸引動作を図11に示すフローチャートに従って説明する。
【0038】
なお、このインク吸引は、インクジェット記録装置の電源投入時や、一定の使用時間経過毎に定期的に行われるように設定されている。
【0039】
インク吸引を開始する際には、まずステップ80で調整弁66を開放し、インク供給口44a,44bからインクの流入が可能な状態にする。次いで、ステップ82では図10に示すようにキャップ72を上昇させ、ノズル12が設けられたノズルプレート24に圧接させる。そして、ステップ84でポンプ74を駆動し、ノズル12から1回目のインク吸引を行う。ポンプ74を駆動することにより、キャップ72内が負圧になり、インクジェット記録ヘッド60のノズル12からインクが気泡ととともにパイプ76を通って排出される。
【0040】
ステップ86では吸引後所定時間経過したか判断し、肯定されるとステップ88でポンプ74を停止して1回目のインク吸引を終了し、ステップ90で調整弁66を閉鎖する。これにより、インク供給口44aからのインクの流入を行わず、インク供給口44bからのみインクの流入を行う設定となる。ステップ92でポンプ74を駆動し、ノズル12から2回目のインク吸引を行う。このインク吸引により、インクプール62内の残留気泡が移動し、この残留気泡がノズル12からインクとともに排出される。そして、ステップ94で所定時間経過したかどうかを判断し、肯定されるとステップ96でポンプ74を停止して2回目のインク吸引を終了する。
【0041】
上記インクジェット記録ヘッドにおいて、調整弁66及び制御手段68を設けずに、単にインク供給口44a,44bからインクが入るインクプールを中央部で繋いだ構造も考えることができる。しかし、このような構造では、インク供給口44a,44bを開放した状態でノズル12からインクの吸引を行うと、インク供給口44a,44bから流れ込んだインクがインクプール62の中央部付近でぶつかり、気泡が残留しやすくなる。また、このぶつかる部分は常に同じ場所であるため、残留した気泡はインク吸引では取り難い。
【0042】
本実施形態のインクジェット記録ヘッド60では、前述のように、両インク供給口44a,44bを開放して1回目のインク吸引を行った後、片方のインク供給口44aの調整弁66を閉じて再度インク吸引を行うので、インクプール62内でインクの流れのぶつかる部分を移動させることができる。これにより、残留気泡をより確実にノズル12から吸引し排出することができ、インクプール62内の気泡排出性を向上することができる。
【0043】
なお、本実施形態では、一方のインク供給口44aに調整弁66を設けたが、インク供給口44a,44bの両方に調整弁を設ける構成としても良い。 また、制御手段68は、調整弁66の開閉を制御するものであったが、これに限らず、調整弁の開閉度合いを制御し、インクプールへ供給されるインクの流入量を調整するものであっても良い。さらに、本実施形態は、インク吸引を2回行う設定であったが、これに限らず、インクの吸引を複数回行い、その都度調整弁の開閉を制御する構造としても良い。
【0044】
次に、以上のような構成の本発明のインクジェット記録ヘッドを使用したインクジェット記録装置の一実施形態を図12に基づき説明する。
【0045】
図12に示すインクジェット記録装置200は、記録媒体PをS方向に搬送する搬送ローラ206と、記録媒体Pに対しインク滴を吐出して画像を記録する本発明のインクジェット記録ヘッド202と、このインクジェット記録ヘッド202を収容するキャリッジ203と、インクジェット記録ヘッド202を記録媒体Pの搬送方向と直交するM方向に走査する搬送手段204と、インクジェット記録ヘッド202のノズルからインクを吸引するキャップ72とを備えている。なお、上記インクジェット記録ヘッド202としては、本発明の第1実施形態のインクジェット記録ヘッド10、第2実施形態のインクジェット記録ヘッド60の何れを用いてもよい。また、図12は、インクジェット記録ヘッドにインクカートリッジが装着された状態を図示している。
【0046】
このようなインクジェット記録装置200では、搬送ローラ206により記録媒体PがS方向に搬送され、インクジェット記録ヘッド202によりM方向の一回の走査で記録媒体P上の領域BEの画像が書き込まれる。そして、記録媒体PがS方向に所定位置まで搬送され、インクジェット記録ヘッド202がM方向に戻るときに次の領域PEの画像が書き込まれる。このような動作が順次行われ、記録媒体P上に画像が形成される。
【0047】
このインクジェット記録装置200では、インクジェット記録ヘッド202のインク吐出特性のばらつきを低減し、 良好な気泡排出性を得ることができるので、インク吐出不良等の不具合が生じにくい。このため、画質欠陥のない高品質な画像を得ることが可能となる。
【0048】
また、本明細書におけるインクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フイルムやガラス上にインクを吐出してディルプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェット記録ヘッドへのインク供給方法によれば、ヘッドサイズを大きくすることなく、インク吐出特性を安定化することができ、ヘッドの小型化、低コスト化を実現できる。また、ヘッド内の気泡排出性を向上することができ、残留気泡に起因するインク吐出不良等の問題点を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す一部斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す透視平面図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインクプールを示す平面図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図5】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す拡大透視平面図である。
【図6】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクカートリッジを示す斜視図である。
【図7】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクカートリッジを示す断面図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインクプールを示す平面図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッド、インクカートリッジ及び吸引用のキャップを示す断面図である。
【図10】本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの吸引用のキャップを使用した状態を示す断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインク吸引工程を示すフローチャートである。
【図12】本発明のインクジェット記録ヘッドを使用したインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図13】従来のインクジェット記録ヘッドを示す透視平面図である。
【図14】従来のインクジェット記録ヘッドを示す一部断面図である。
【符号の説明】
10 インクジェット記録ヘッド
12 ノズル
14 圧力室
18 インク供給路
20 インクプール
24 ノズルプレート
44 インク供給口
44a インク供給口
44b インク供給口
52 インクカートリッジ
60 インクジェット記録ヘッド
62 インクプール
66 調整弁
68 制御手段
72 キャップ
74 ポンプ
200 インクジェット記録装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording head that records an image by discharging ink, an ink jet recording apparatus using the ink jet recording head, and a method of filling the ink into the ink jet recording head.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ink jet recording head having a large number of nozzles for ejecting ink droplets arranged in a matrix, for example, the one shown in FIG. 13 has been disclosed.
[0003]
The ink jet recording head includes a plurality of nozzles 102 from which ink droplets are ejected, a plurality of pressure chambers 104 communicating with the individual nozzles 102 and pressurizing ink, and ink from an ink cartridge (not shown) through an opening 112. The main flow 110 includes an ink pool main flow 110 that is introduced through the ink pool main flow, and an ink pool tributary flow 108 that extends in a comb-like shape from the ink pool main flow 110. The ink pool branch 108 communicates with each pressure chamber 104 via a plurality of supply ports 106. Further, as shown in FIG. 14, a piezoelectric element 116 having an individual electrode 114 is attached to the bottom surface of the pressure chamber 104.
[0004]
In such an ink jet recording head, ink from an ink cartridge (not shown) is introduced into the main pool 110 of the ink through the opening 112, and the ink is further divided into the tributary of the ink pool 108. The ink that has flowed into the ink pool branch 108 is supplied from a plurality of supply ports 106 to the individual pressure chambers 104 communicating therewith. In the pressure chamber 104, the piezoelectric element 116 is driven by applying a voltage to the individual electrode 114, and ink droplets are ejected from the nozzle 102 by pressurizing the ink (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-334661 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described ink jet recording head, when the length of the nozzle array arranged along one ink pool branch 108 is increased, the ink pool branch 108 has a narrow width, so that the fluid resistance of the ink is large, and the ink ejection characteristics are increased. Causes variations. In particular, the characteristics differ between the tributary tip and the tributary root due to the difference in fluid resistance. In order to reduce the fluid resistance of the ink, it is necessary to increase the depth of the ink pool, and there is a problem that the outer shape of the head becomes large and the cost increases.
[0007]
As shown in FIG. 13, each ink pool branch 108 has a branch end 109 at a downstream portion in the ink flow direction. For this reason, the ink flow tends to stagnate in the vicinity of each of the tributary ends 109, and air bubbles remain in the stagnation areas. Discharge is a problem.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to stabilize ink ejection characteristics and improve bubble discharge performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet recording head according to the first aspect of the present invention has a nozzle plate in which nozzles for discharging ink droplets are formed in a row, and discharges stored ink from each of the nozzles. In an ink jet recording head including a pressure chamber to be made, and an ink pool for supplying ink to the pressure chamber, the pressure chamber storing the same color ink is formed in a different layer from the pressure chamber, and the same color ink is formed. Ink is supplied from an ink pool having substantially the same width as the matrix length of a plurality of nozzle rows to be ejected.
[0010]
According to the inkjet recording head of the first aspect, the ink is supplied from the common ink pool to the pressure chamber storing the same color ink. The width of the ink pool is substantially the same as the length of the rows and columns of the plurality of nozzle rows, and is a large space. Note that “matrix length” refers to the length of a row orthogonal to a column. This makes it possible to reduce the fluid resistance of the ink in the ink pool. For this reason, the ink discharge characteristics can be stabilized without increasing the ink pool and increasing the head size. At the same time, it is possible to reduce the size and cost of the head.
[0011]
In the inkjet recording head according to the second aspect of the present invention, in the configuration according to the first aspect, the length of the ink pool is longer than the length of the nozzle row, and ink is applied to both ends of the ink pool. It is characterized in that an ink supply port to be supplied is formed.
[0012]
According to the inkjet recording head of the present invention, the length of the ink pool is longer than the length of the nozzle row, the ink supply ports are arranged at both ends of the ink pool, and ink is introduced from both ink supply ports. You. For this reason, unlike the conventional ink pool, a flow end wall is not formed, and it is difficult to form a stagnation portion of the ink, and it is possible to improve the bubble discharging property.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the second aspect, at least one of the ink supply ports is provided with an adjustment valve for adjusting an inflow amount of the ink. I have.
[0014]
According to the inkjet recording head of the third aspect, when the ink in the ink cartridge is supplied into the ink pool from the two ink supply ports, the inflow amount of at least one of the ink supply ports is adjusted. be able to. For this reason, it is possible to shift the position where the ink introduced from the two ink supply ports hits in the ink pool.
[0015]
That is, when the ink introduced from the two ink supply ports always hits near the center of the ink pool, the flow of ink in that portion becomes unstable, and there is a concern that bubbles may remain. As described above, by shifting the position where the ink strikes in the ink pool, the ink stagnation portion can be moved. For this reason, air bubbles are less likely to remain in the ink pool, and the air bubble discharging property can be improved. Note that “adjusting the inflow amount” means stopping the inflow.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inkjet recording apparatus using the inkjet recording head according to the first to third aspects.
[0017]
According to the inkjet recording apparatus of the fourth aspect, by using the inkjet recording head of the first aspect, it is possible to realize an apparatus having a small variation in ink ejection characteristics, and to prevent the occurrence of image unevenness and the like. it can. Further, the cost of the entire apparatus can be reduced. Further, by using the ink jet recording head according to claim 2 or 3, it is possible to improve the bubble discharging property and obtain a high quality image free from ejection failure.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for supplying ink to the ink jet recording head according to the third aspect, a step of opening the adjustment valve and sucking ink from the nozzle for a predetermined time, Closing the regulating valve and re-suctioning the ink from the nozzles.
[0019]
According to the method of supplying ink to an ink jet recording head according to claim 5, the ink stagnation point is moved by changing the amount of ink flowing from the two ink supply ports during the first and second ink suctions. In addition, the bubble discharging property can be improved. As a result, a high-quality image with few ejection failures can be obtained.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of an inkjet recording head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 4, the ink jet recording head 10 includes a nozzle 12 for ejecting a plurality of ink droplets opened in a matrix, and a plurality of pressure chambers 14 for pressurizing the stored ink. Further, a nozzle communication chamber 16 that communicates the nozzle 12 with the pressure chamber 14, an ink supply path 18 that supplies ink to the pressure chamber 14, and an ink pool 20 that guides ink to an opening 22 of the ink supply path 18 are provided. Have. The ink pool 20 is provided in a lower layer different from the upper pressure chambers 14.
[0022]
The inkjet recording head 10 includes a nozzle plate 24 in which the nozzles 12 are formed, an ink pool plate 26 in which the nozzle communication chamber 16 and the ink pool 20 are formed, and a through plate in which the nozzle communication chamber 16 and the opening 22 are formed. 30, an ink supply path plate 32 in which the ink supply path 18 is formed, and a pressure chamber plate 34 in which the pressure chamber 14 is formed, and then the surface of the nozzle plate 24 is coated with a water-repellent coating film. In addition, it is made by opening a plurality of nozzles 12 with an excimer laser. After the joining, the surface opposite to the nozzle 12 is in a state where the nozzle communication chamber 16, the pressure chamber 14, the ink supply path 18, and the opening 22 are open.
[0023]
Further, as shown in FIG. 4, a vibrating plate 36 closing the upper surface of the pressure chamber 14, a piezoelectric element 38 bonded at a position facing the pressure chamber 14, and a piezoelectric element 38 And an electric board 42 bonded thereon via a ball solder 40.
[0024]
The material of the nozzle plate 24 is polyimide, and the material of the ink pool plate 26, the through plate 30, and the ink supply path plate 32 is SUS.
[0025]
As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of nozzles 12 are arranged in the longitudinal direction so as to form a plurality of nozzle rows (vertical rows in the drawings) that eject the same color ink. Four ink pools 20 having substantially the same width as the matrix length of the plurality of nozzle rows are provided. The ink pool 20 is provided with a plurality of cylindrical portions 28 in which the nozzle communication chambers 16 are formed, but has a large space in which the other portions communicate. The ink supply path 18 and the pressure chamber 14 communicate with the ink pool 20 via the opening 22, and the pressure chamber 14 has a structure in which one ink pool 20 is shared.
[0026]
As shown in FIGS. 6 and 7, four YMCK ink cartridges 52 for refilling ink are mounted in the carriage 50 so as to be replaceable. As shown in FIG. 3, an ink supply port 44 is provided at one end in the longitudinal direction of the ink pool 20, and the ink supply port 44 is connected to an ink cartridge 52 via an ink introduction pipe 54. Have been.
[0027]
As shown in FIGS. 3 and 5, an inner wall 46 is formed at an end in the flow direction of the ink supplied from the ink supply port 44 into the ink pool 20 in a direction inclined with respect to the flow direction. A plurality of openings 22 communicating with the ink supply path 18 are arranged near the inner wall 46.
[0028]
Next, the operation of the ink jet recording head 10 will be described.
[0029]
The ink in the ink cartridge 52 is supplied to the ink pool 20 from the ink supply port 44 through the ink introduction pipe 54. The ink supplied into the ink pool 20 flows toward the opposite side of the ink supply port 44 in the longitudinal direction. A plurality of ink supply paths 18 communicate with the ink pool 20 through the opening 22, and ink is supplied to each pressure chamber 14 through the opening 22 and the ink supply path 18. Further, the ink in the ink pool 20 collides with the inner wall 46 on the downstream side in the longitudinal direction, and flows along the inclination direction of the inner wall 46.
[0030]
On the other hand, in the pressure chamber 14, when a voltage is applied from a power supply (not shown) to the piezoelectric element 38, the diaphragm 36 is deformed in the direction of the pressure chamber 14, and the ink in the pressure chamber 14 is pressurized. Accordingly, ink droplets are ejected from the nozzles 12 of the nozzle communication chamber 16.
[0031]
In such an ink jet recording head, the ink pool 20 that supplies the same color ink to each pressure chamber 14 (the upper and lower ink pools on the left side in FIG. 3 have the same color) has a wide width substantially the same as the matrix length of the plurality of nozzle rows. Since it is formed as a space, the downstream portion D of the ink pool in the ink flow direction is not a flow end portion of a tributary structure as in the related art, but has a wide inner wall 46. Therefore, the fluid resistance of the ink in the ink pool 20 can be reduced, and the ink ejection characteristics can be stabilized. Further, in such a configuration, it is not necessary to increase the head size by making the ink pool deep, so that the size and cost of the inkjet recording head 10 can be reduced.
[0032]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
The members described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0034]
As shown in FIG. 8, the inkjet recording head 60 includes an ink pool 62 having a central portion connected in the longitudinal direction, and the length of the ink pool 62 is longer than the length of the nozzle row in which the plurality of nozzles 12 are arranged. It is set long. At both ends in the longitudinal direction of the ink pool 62, ink supply ports 44a and 44b are formed. With such a structure, a structure without the ink pool downstream part D as shown in FIG. 5 of the first embodiment can be obtained.
[0035]
As shown in FIG. 9, an ink introduction pipe 54 connected to one of the ink supply ports 44a has an adjustment valve 66 for adjusting the amount of ink flowing from the ink cartridge 52, and controls opening and closing of the adjustment valve 66. Control means 68 is provided. The regulating valve 66 is made of a piezoelectric element, contracts when a voltage is applied, changes the aperture ratio, and functions as a valve.
[0036]
As shown in FIG. 9, a cap 72 for sucking ink from the nozzles 12 is provided at a position facing the inkjet recording head 60. The cap 72 seals the nozzle 12 from the outside. Further, the cap 72 includes a pump 74 for suctioning ink from the nozzles 12 by applying a negative pressure to the inside of the cap 72, and a pipe 76 for discharging the sucked ink.
[0037]
Next, the ink suction operation of the ink jet recording head 60 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0038]
The ink suction is set so as to be performed periodically when the power of the ink jet recording apparatus is turned on or every time a certain use time elapses.
[0039]
When ink suction is started, first, at step 80, the adjustment valve 66 is opened to make a state where ink can flow from the ink supply ports 44a and 44b. Next, in step 82, the cap 72 is raised as shown in FIG. 10, and is pressed against the nozzle plate 24 provided with the nozzles 12. Then, in step 84, the pump 74 is driven to perform the first ink suction from the nozzle 12. By driving the pump 74, the pressure inside the cap 72 becomes negative, and ink is discharged from the nozzles 12 of the ink jet recording head 60 together with bubbles through the pipe 76.
[0040]
In step 86, it is determined whether a predetermined time has elapsed after the suction. If the result is affirmative, the pump 74 is stopped in step 88 to terminate the first ink suction, and the adjustment valve 66 is closed in step 90. Thus, the setting is such that the ink does not flow from the ink supply port 44a and the ink flows only from the ink supply port 44b. In step 92, the pump 74 is driven to perform the second ink suction from the nozzle 12. Due to the ink suction, the residual bubbles in the ink pool 62 move, and the residual bubbles are discharged from the nozzle 12 together with the ink. Then, it is determined in step 94 whether a predetermined time has elapsed. If the result is affirmative, the pump 74 is stopped in step 96 to terminate the second ink suction.
[0041]
In the above-mentioned ink jet recording head, it is also possible to consider a structure in which an ink pool into which ink enters from the ink supply ports 44a and 44b is simply connected at the center without providing the adjustment valve 66 and the control means 68. However, in such a structure, if ink is sucked from the nozzle 12 with the ink supply ports 44a and 44b opened, the ink flowing from the ink supply ports 44a and 44b collides near the center of the ink pool 62, Air bubbles are likely to remain. In addition, since the collision portion is always at the same location, the remaining air bubbles are difficult to remove by ink suction.
[0042]
In the ink jet recording head 60 of the present embodiment, as described above, after the first ink suction is performed by opening both the ink supply ports 44a and 44b, the adjustment valve 66 of one of the ink supply ports 44a is closed and the ink supply port 44a is closed again. Since the ink suction is performed, a portion of the ink pool 62 where the flow of the ink collides can be moved. Accordingly, the residual bubbles can be more reliably sucked and discharged from the nozzles 12, and the bubble discharge property in the ink pool 62 can be improved.
[0043]
In the present embodiment, the adjustment valve 66 is provided in one of the ink supply ports 44a, but an adjustment valve may be provided in both of the ink supply ports 44a and 44b. Further, the control means 68 controls the opening and closing of the adjustment valve 66, but is not limited thereto, and controls the degree of opening and closing of the adjustment valve to adjust the inflow amount of ink supplied to the ink pool. There may be. Further, in this embodiment, the ink suction is performed twice. However, the present invention is not limited to this. The ink suction may be performed a plurality of times, and the opening and closing of the adjustment valve may be controlled each time.
[0044]
Next, an embodiment of an ink jet recording apparatus using the ink jet recording head of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIG.
[0045]
An inkjet recording apparatus 200 shown in FIG. 12 includes a transport roller 206 that transports a recording medium P in the S direction, an inkjet recording head 202 of the present invention that ejects ink droplets onto the recording medium P to record an image, A carriage 203 for accommodating the recording head 202, a transport unit 204 for scanning the inkjet recording head 202 in an M direction perpendicular to the transport direction of the recording medium P, and a cap 72 for sucking ink from nozzles of the inkjet recording head 202 are provided. ing. As the inkjet recording head 202, any of the inkjet recording head 10 according to the first embodiment of the present invention and the inkjet recording head 60 according to the second embodiment may be used. FIG. 12 illustrates a state where the ink cartridge is mounted on the inkjet recording head.
[0046]
In such an inkjet recording apparatus 200, the recording medium P is transported in the S direction by the transport roller 206, and an image of the area BE on the recording medium P is written by the inkjet recording head 202 in one scan in the M direction. Then, the recording medium P is transported to a predetermined position in the S direction, and when the ink jet recording head 202 returns to the M direction, an image of the next area PE is written. Such operations are sequentially performed, and an image is formed on the recording medium P.
[0047]
In the inkjet recording apparatus 200, variations in the ink ejection characteristics of the inkjet recording head 202 can be reduced, and good air bubble discharge properties can be obtained. For this reason, it is possible to obtain a high-quality image without image quality defects.
[0048]
Further, the ink jet recording in this specification is not limited to the recording of characters and images on recording paper. That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, discharging ink on polymer film or glass to create a display color filter, or discharging solder in a welded state on a substrate to form bumps for component mounting, etc. The present invention can be applied to all droplet ejecting apparatuses used.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the ink jet recording head, the ink jet recording apparatus, and the method of supplying ink to the ink jet recording head according to the present invention, it is possible to stabilize the ink ejection characteristics without increasing the head size. Size and cost can be reduced. In addition, it is possible to improve the bubble discharging property in the head, and it is possible to solve problems such as defective ink ejection caused by residual bubbles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view showing an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective plan view showing the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view illustrating an ink pool of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged perspective plan view showing the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing an ink jet recording head and an ink cartridge according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the ink jet recording head and the ink cartridge according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view illustrating an ink pool of an inkjet recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an ink jet recording head, an ink cartridge, and a suction cap according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which a suction cap of an inkjet recording head according to a second embodiment of the present invention is used.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an ink suction process of an inkjet recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus using the ink jet recording head of the present invention.
FIG. 13 is a perspective plan view showing a conventional ink jet recording head.
FIG. 14 is a partial sectional view showing a conventional ink jet recording head.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 10 ink jet recording head 12 nozzle 14 pressure chamber 18 ink supply path 20 ink pool 24 nozzle plate 44 ink supply port 44a ink supply port 44b ink supply port 52 ink cartridge 60 ink jet recording head 62 ink pool 66 adjustment valve 68 control means 72 cap 74 Pump 200 inkjet recording device

Claims (5)

インク滴を吐出するノズルが列状に形成されたノズルプレートと、貯留したインクを各々の前記ノズルから吐出させる圧力室と、前記圧力室へインクを供給するインクプールと、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
同色のインクを貯留する前記圧力室には、圧力室と異なる層に形成され、同色のインクを吐出する複数のノズル列の行列長と略同一幅のインクプールからインクが供給されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
An ink jet recording head comprising: a nozzle plate in which nozzles for discharging ink droplets are formed in a row; pressure chambers for discharging stored ink from each of the nozzles; and an ink pool for supplying ink to the pressure chambers. At
The pressure chamber for storing the same color ink is formed in a different layer from the pressure chamber, and ink is supplied from an ink pool having substantially the same width as a matrix length of a plurality of nozzle rows for discharging the same color ink. Inkjet recording head.
前記インクプールの長さは、前記ノズル列の長さより長く構成され、該インクプールの両端部にインクを供給するインク供給口が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the length of the ink pool is longer than the length of the nozzle row, and ink supply ports for supplying ink are formed at both ends of the ink pool. head. 前記インク供給口の少なくとも一方には、インクの流入量を調整する調整弁が設けられたことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein at least one of the ink supply ports is provided with an adjusting valve for adjusting an inflow amount of the ink. 請求項1乃至は請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドを使用することを特徴とするインクジェット記録装置。An inkjet recording apparatus using the inkjet recording head according to claim 1. 請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドにインクを供給する方法において、
前記調整弁を開いて前記ノズルからインクを所定時間吸引するステップと、
所定時間経過後、一方の前記調整弁を閉じ、ノズルからインクを再吸引するステップと、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドへのインク供給方法。
A method for supplying ink to an inkjet recording head according to claim 3,
Opening the regulating valve and sucking ink from the nozzle for a predetermined time;
After a lapse of a predetermined time, one of the adjusting valves is closed, and the ink is sucked again from the nozzle;
A method for supplying ink to an ink jet recording head, comprising:
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