JP2004345226A - インクジェット記録ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、共通液室内の気泡を確実に排出できるようにしたインクジェット記録ヘッド及び記録装置を提供する。
【解決手段】ヘッド本体１Ａ内に供給されるインク３を共通液室４内に導入させたのち、このインク３を所定方向に沿って並列に配列される複数のノズル溝５を介して複数の圧力室７に充填し、これら複数の圧力室７から複数のオリフィス８を介してインク３を噴出させるもので、共通液室４内で混入する気泡を共通液室の天井部４ａに沿って複数のノズル溝５の配列方向に案内したのち、この気泡を気泡排出溝９を介して外部に排気孔９ａから排出するインクジェット記録ヘッドにおいて、複数のノズル溝５を共通液室４の天井部４ａから所定間隔離間させて形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力室の容積変化によってオリフィスからインク液を噴射するインクジェット記録ヘッド及び記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット技術は、カラー化が容易、低騒音、高速印字等の利点を有することから、プリンタ、ＦＡＸ、ＭＦＰ、印刷機等のカラー印刷装置として広く使用されている。
【０００３】
代表的なインクジェット記録ヘッドには、圧電素子を用いてメカニカルに圧力を発生させてインク液滴を吐出させるもの（例えば、特許文献１参照。）、或いは熱エネルギーを用いてインクを発泡させ、その体積膨張によりインク液滴を吐出させるもの（例えば、特許文献２参照。）等がある。
【０００４】
これらインクジェット記録ヘッドにおいては、微小な圧力変動によりインクを吐出するため、圧縮性の高い空気が混入すると圧力変動が空気に吸収され、特にインクに圧力を与える圧力室内に気泡が混入すると不吐出の原因となる。
【０００５】
また、各圧力室と各ノズル溝を介して連通する共通のインク貯まりである共通液室に大量の気泡が混入した場合にも、インク供給が潤沢でなくなりインクの吐出が不安定となる。気泡は主として、使用初期や、インクカートリッジ交換時にインクを充填する時等に混入する。
【０００６】
また、何らかのアクシデントを起こした場合に記録ヘッドのオリフィスから微小な気泡を圧力室内に巻き込むことがある。
【０００７】
前者の場合には、通常のインク流路とは別に回復路を設け、メンテナンス時に通常のインク流路から気泡を吸い出すのと同様に、回復路から共通液室内の気泡を吸い出すようにしている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また、回復路をノズル溝の上方に設けることにより、インク充填時にもこの回復路の位置まではインクを充填できるものである。
【０００９】
後者の場合には、主としてメンテナンスにより、即ち、強制的にインクを押し出したり、オリフィスから吸い出したりすることにより気泡を除去するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】
特公平２−５１７３４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開昭６４−９０７５４号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開２０００−３３６９６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、回復路を別部材によって構成するため、構造が複雑になり、加工が困難で高価になるという問題点を有する。
【００１４】
そこで、これを解決する方法として共通液室とノズル溝および回復路を一体的に形成する構造が考えられている。この場合、共通液室内に混入した気泡は共通液室の天井部に沿って流れ回復路から排出される。
【００１５】
しかしながら、従来においては、ノズル溝が共通液室の天井部に届くように形成されていたため、共通液室の天井部に沿って流れる気泡はノズル溝の抵抗を受けてスムースに流れなくなる。このため、気泡がノズル溝に滞留して残存してしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、比較的簡単な構成で、共通液室内の気泡を確実に排出できるようにしたインクジェット記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、請求項１記載のものは、ヘッド本体内に供給されるインクを共通液室内に導入させたのち、このインクを所定方向に沿って並列に配列される複数のノズル溝を介して複数の圧力室に充填し、これら複数の圧力室から複数のオリフィスを介してインクを噴出させるもので、前記共通液室内に混入する気泡をその天井部に沿って前記複数のノズル溝の配列方向に案内したのち、この気泡を気泡排出溝を介して外部に排出するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記複数のノズル溝を前記共通液室の天井部から所定間隔離間させて形成する。
【００１８】
請求項７記載のものは、ヘッド本体内に供給されるインクを共通液室内に導入させたのち、このインクを所定方向に沿って並列に配列される複数のノズル溝を介して複数の圧力室に充填し、これら複数の圧力室から複数のオリフィスを介してインクを媒体に噴出させるもので、前記共通液室内に混入する気泡をその天井部に沿って前記複数のノズル溝の配列方向に案内したのち、この気泡を気泡排出溝を介して外部に排出するインクジェット記録ヘッドと、前記気泡排出溝に連通され、前記インクを吸引するインク吸引手段とを具備し、前記複数のノズル溝を前記共通液室の天井部から所定間隔離間させて形成する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態であるイングジェット記録ヘッド１の内部構成を示す正面図で、図２はその下面図、図３は図１中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、図４は図１中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図である。
【００２１】
イングジェット記録ヘッド１はヘッド本体１Ａを有し、このヘッド本体１Ａの正面略中央部にはインクをヘッド本体１内に導くインク供給口２が設けられている。
【００２２】
ヘッド本体１内の前部側の上半部には共通液室４が設けられ、後部側にはノズル溝５が形成されている。ノズル溝５は垂直方向に沿って形成され、ヘッド本体１の幅方向に亘って多数本並列に形成されている。
【００２３】
また、ノズル溝５の下方部にはそれぞれ圧力室７が形成されている。圧力室７は垂直方向に沿って形成され、ノズル溝５に連通されている。これら圧力室７にはそれぞれ圧力発生素子６が配設されている。圧力発生素子６には図示しない電気信号線が電気的に接続されている。圧力発生素子６は電気信号線を介して信号が送信されることにより駆動され、圧力室７の容積を可変するようになっている。この容積変化にともなって圧力室７内のインクが加圧され、後述するオリフィス８からインク滴となって吐出する。
【００２４】
ヘッド本体１の底面部には圧力室７にそれぞれ連通するオリフィス８が形成されている。
【００２５】
一方、ヘッド本体１Ａ内の両端部にはノズル溝５及び圧力室７の両サイドに位置して平行に気泡排出溝９がそれぞれ形成されている。ヘッド本体１の底面部にはオリフィス８の両サイドに位置して排気孔９ａ，９ａがそれぞれ穿設されている。共通液室４内の上部側と排気孔９ａ，９ａとは気泡排出溝９，９を介して連通されている。
【００２６】
ノズル溝５は共通液室４の天井部４ａより低く、即ち、ノズル溝５の上部側が共通液室４の天井部４ａから所定間隔離間するように形成されている。気泡排出溝９，９はノズル溝５よりも長くなるように形成されている。
【００２７】
上記した構成において、ヘッド本体１Ａにインク供給口２から図示しないインク供給機構によりインク３が供給されると、まず、図５（ａ），（ｂ）に示すように圧力室７に充填される。しかし、この時点では、図５（ｃ）に示すように気泡排出溝９にはインク３は充填されない。
【００２８】
この状態からインク３の供給が継続されると、インク３は第６（ａ），（ｂ）に示すように、共通液室４および各ノズル溝５を下から徐々に充填していき、インク供給口２が塞がる位置に達する。この時点でも、図６（ｃ）に示すように気泡排出溝９にはインク３は充填されない。
【００２９】
さらに、インク３の供給が継続されると、気泡は矢印で示すように共通液室４の天井部４ａに沿って矢印で示すように流れたのち、ヘッド本体１の両端部の気泡排出溝９，９及び排気孔９ａ，９ａから外部に逃がされる。
【００３０】
このとき、上記したようにノズル溝５が共通液室４の天井部４ａよりも低く形成されて、その上部側が共通液室４の天井部４ａから下方に離間されているため、共通液室４の天井部に沿って流れるインク３がノズル溝５の上部側で抵抗を受けることがなく、スムースに移動し気泡排出溝９，９を介して両端の排出孔９ａ，９ａから排出される。
【００３１】
従って、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように気泡が途中で残ることがなく、また無駄に大量のインク３を吸引することなく、共通液室４の天井部４ａまで充填を行うことができる。
【００３２】
なお、従来においては、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ノズル溝５の上部側が共通液室４の天井部４ａに届くように形成されていたため、共通液室４の天井部４ａに沿って移動する気泡１１の抵抗となり、気泡１１がスムースに気泡排出溝９までに運ばれず、途中のノズル溝５に残ったり、気泡１１を吸引するのに大量のインクを吸引する必要があった。
【００３３】
一方、インクジェット記録ヘッド１においては、駆動時にオリフィス８から気泡１１を巻き込んだり、衝撃により気泡１１を巻き込んだり、インク３に気泡１１が混入して供給されたりと、気泡１１の問題が数多く存在する。
【００３４】
下向きに印字を行う場合、これらの気泡１１は共通液室４の上部側に溜まることとなり、これが集まってある程度の大きさになって溜まると、インク吐出が不安定になるなどの問題が生じる。
【００３５】
この場合には、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、オリフィス８近傍の排気孔９ａに吸引機能をもつインク吸引手段としての吐出回復機構１２を接続して吸い出すことにより、気泡１１を除去することが可能である。
【００３６】
通常、インクジェット記録ヘッド１においては、このような吐出回復機構１２はオリフィス８を吸引して、圧力室７のゴミや気泡を除去するが、全てのオリフィス８を一括して吸引する。
【００３７】
このような吐出回復機構１２では、気泡排出溝９より圧力室７の方が短くて流体抵抗が小さいので効率良く気泡１１を除去することができない。
【００３８】
そこで、気泡排出溝９の部分だけ吸引するようにすると効率良く、すなわち無駄にインク３を消費することなく気泡を除去できる。
【００３９】
また、この場合も上記と同様の理由で図１３のような構造より、図１に示す構造の方が効率がよく気泡１１を除去することでき、消費するインク量も少なくて済む。
【００４０】
図９は上記したインクジェット記録ヘッド１を用いた、最もシンプルな印刷装置を示す斜視図である。
【００４１】
インクジェット記録ヘッド１を下向きに配置し、媒体としての紙１３の送り方向と直交する方向に移動自在とする。紙１３が静止している状態で、インクジェット記録ヘッド１がインク３を吐出させながら矢印方向に走査し、１回走査毎に紙１３を所定距離送り、この操作を繰り返すことにより印刷を行う。
【００４２】
インクジェット記録ヘッド１が走査される方向の一端部には、吐出回復機構１２が設けられており、必要に応じて気泡１１の除去、及びオリフィス８面の清掃等を行う。
【００４３】
この吐出回復機構１２をインクジェット記録ヘッド１の長手方向に可動としておけば、気泡排出溝９を吸引するだけの小さな吸引部であっても、移動することにより全てのオリフィス８の吸引を行うことが可能となる。
【００４４】
図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施の形態を示すものである。
【００４５】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００４６】
この第２の実施の形態では、共通液室４の天井部４ａがその中央部から両サイドの気泡排出溝９，９に向かって高くなるような勾配が持たされた構造になっている。
【００４７】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態よりもさらに、気泡１１が気泡排出溝９，９へ向かって移動し易くなり、インク３の初期充填においても、また、印字途中に気泡１１を巻き込んだ場合でも、スムースに気泡１１を除去することが可能となる。
【００４８】
図１１は、本発明の第３の実施の形態を示すものである。
【００４９】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００５０】
この第３の実施の形態では、共通液室４の天井部４ａにその一端側が他端側よりも高くなるような勾配が持たされている。
【００５１】
また、共通液室４の勾配の高い方に連通する気泡排出溝９は各ノズル溝５および、共通液室４の勾配の低い方に連通する気泡排出溝１５よりも長く形成され、、共通液室４の天井部４ａまで届いている。
【００５２】
即ち、溝の長さは気泡排出溝９＞気泡排出溝１５＞ノズル溝５となっている。
【００５３】
この実施の形態によっても上記した第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
図１２は、本発明の第４の実施の形態を示すものである。
【００５５】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００５６】
この第４の実施の形態では、共通液室４の一側部側にのみ気泡排出溝９を設けている。これによっても上記した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
なお、上記した各実施の形態では、オリフィス８が一列で一直線線上に並んでいる図で説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、オリフィス８が２列以上であっても、一直線上に並んでいなくてもよい。
【００５８】
その他、本発明はその要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、ノズル溝を共通液室の天井部から所定間隔離間させて形成するため、共通液室の天井部に沿って流れる気泡がノズル溝の抵抗を受けることなく、スムーズに流れて排出溝から排出される。
【００６０】
また、印字時に圧力室内に混入した微細な気泡も、共通液室に自然に集まり、この気泡も排出溝を吸引することにより、容易にかつ効果的に除去することができる。
【００６１】
従って、簡便なメンテナンス、インク充填で、安定したインク吐出を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるインクジェット記録ヘッドを示す内部構成図。
【図２】同インクジェット記録ヘッドを示す下面図。
【図３】図１中Ａ―Ｂ線に沿って示す断面図。
【図４】図１中Ｃ―Ｄ線に沿って示す断面図。
【図５】同インクジェット記録ヘッドへのインクの充填過程を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【図６】同インクジェット記録ヘッドへのインクの充填過程を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【図７】同インクジェット記録ヘッドへのインクの充填過程を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【図８】同インクジェット記録ヘッドのインクの吐出を回復させる工程を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【図９】同インクジェット記録ヘッドを備えた印刷装置を示す斜視図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態であるインクジェット記録ヘッドを示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態であるインクジェット記録ヘッドを示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図、（ｄ）は（ａ）中Ｅ−Ｆ線に沿って示す断面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態であるインクジェット記録ヘッドを示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【図１３】従来のインクジェット記録ヘッドを示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ｂ線に沿って示す断面図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｄ線に沿って示す断面図。
【符号の説明】
１…インクジェット記録ヘッド、１Ａ…ヘッド本体、３…インク、４…共通液室、５…ノズル溝、７…圧力室、８…オリフィス、９…気泡排出溝（第１の気泡排出溝）、９ａ…排気孔、１２…吐出回復機構（吸引手段）、１３…紙（媒体）、１５…第２の気泡排出溝。

Claims (7)

1. ヘッド本体内に供給されるインクを共通液室内に導入させたのち、このインクを所定方向に沿って並列に配列される複数のノズル溝を介して複数の圧力室に充填し、これら複数の圧力室から複数のオリフィスを介してインクを噴出させるもので、前記共通液室内に混入する気泡をその天井部に沿って前記複数のノズル溝の配列方向に案内したのち、この気泡を気泡排出溝を介して外部に排出するインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記複数のノズル溝を前記共通液室の天井部から所定間隔離間させて形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記気泡排出溝は前記オリフィスの近傍で外部と連通し、前記ノズル溝よりも長いことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記共通液室の天井部は傾斜し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記録ヘッド。
4. 前記共通液室の天井部は前記複数のノズル溝の配列方向両端部に向かって高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 前記共通液室の天井部は前記複数のノズル溝の配列方向一端部から他端部に向かって高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記共通液室の天井部の前記複数のノズル溝の配列方向一端部に連通する第１の気泡排出溝及び他端部に連通する第２の気泡排出溝を有し、前記第１の気泡排出溝は前記第２の気泡排出溝よりも長いことを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録ヘッド。
7. ヘッド本体内に供給されるインクを共通液室内に導入させたのち、このインクを所定方向に沿って並列に配列される複数のノズル溝を介して複数の圧力室に充填し、これら複数の圧力室から複数のオリフィスを介してインクを媒体に噴出させるもので、前記共通液室内に混入する気泡をその天井部に沿って前記複数のノズル溝の配列方向に案内したのち、この気泡を気泡排出溝を介して外部に排出するインクジェット記録ヘッドと、
   前記気泡排出溝に連通され、前記インクを吸引するインク吸引手段とを具備し、
   前記複数のノズル溝を前記共通液室の天井部から所定間隔離間させて形成したことを特徴とするインクジェット記録装置。

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