JP2005238742A - Ink-jet head - Google Patents
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Description
本発明は、複数のインク室が配列されたインクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to an ink jet head in which a plurality of ink chambers are arranged.
インクジェットヘッドは、基板の長手方向に配列された複数のインク室を有しており、各インク室に対応して設けられたノズルからインク滴を吐出させ、吐出したインク滴を記録媒体に付着させることにより画像形成を行っている。 The inkjet head has a plurality of ink chambers arranged in the longitudinal direction of the substrate, ejects ink droplets from nozzles provided corresponding to the respective ink chambers, and adheres the ejected ink droplets to a recording medium. Thus, image formation is performed.
インクジェットヘッドによる画像形成時には、インク滴を吐出させるためのエネルギーが印加され、このエネルギーの印加によりインク吐出が行われたインク室内のインク温度が上昇する。インク室内のインク温度が上昇すると、インクの粘度が低下し、インク滴吐出のために同じエネルギーを印加した場合のインク吐出量が増大する。 At the time of image formation by the ink jet head, energy for ejecting ink droplets is applied, and application of this energy raises the ink temperature in the ink chamber where ink is ejected. When the ink temperature in the ink chamber rises, the viscosity of the ink decreases, and the amount of ink ejected when the same energy is applied for ejecting ink droplets increases.
図6は、インクジェットヘッドAの全てのノズルからインクを連続して吐出させて画像形成を行った場合を示している。インクの吐出により各インク室のインクが減少し、その減少分のインクがインクジェットヘッドAに供給される。供給されたインクは、共通インク室B内を矢印で示すように各インク室に向けて流れる。 FIG. 6 shows a case where ink is continuously ejected from all the nozzles of the inkjet head A to form an image. The ink in each ink chamber is reduced by the ejection of the ink, and the reduced amount of ink is supplied to the inkjet head A. The supplied ink flows in the common ink chamber B toward each ink chamber as indicated by an arrow.
インクジェットヘッドAに供給されたインクの温度はインク室内のインクの温度より低く、供給されたインクは共通インク室B内をインク室に向けて流れている過程で次第に温度が上昇する。 The temperature of the ink supplied to the inkjet head A is lower than the temperature of the ink in the ink chamber, and the temperature of the supplied ink gradually increases in the process of flowing in the common ink chamber B toward the ink chamber.
しかし、インクジェットヘッドAにおける中央近傍のインク室と両端側のインク室とに供給されるインクでは、共通インク室Bを流れる距離が異なるので、各インク室内に到達するまでの間の上昇温度に差が生じる。図6(b)は、中央近傍のインク室と両端側のインク室とにおけるインク温度の比較結果を示したグラフである。中央近傍のインク室のインク温度は低く、両端側のインク室のインク温度は高くなる。このため、全てのノズルからインクを吐出させて画像形成を行った場合には、中央近傍に比べて両端側ではインクの粘度が低くなっているためにインク吐出量が多くなり、画像濃度が濃くなる。さらに、両端側のインク室では、インクの温度上昇に伴うインクの粘度低下により、ノズルに形成されるインク液面のメニスカスの振幅が大きくなったりメニスカスの横揺れが発生し、インクの不吐出や吐出方向の乱れが生じ易くなる。 However, the ink supplied to the ink chamber near the center and the ink chambers on both ends of the ink jet head A has different distances flowing through the common ink chamber B, so that there is a difference in temperature rise until reaching each ink chamber. Occurs. FIG. 6B is a graph showing a comparison result of ink temperatures in the ink chamber near the center and the ink chambers on both ends. The ink temperature in the ink chamber near the center is low, and the ink temperature in the ink chambers on both ends is high. For this reason, when image formation is performed by discharging ink from all nozzles, the ink discharge amount increases and the image density increases because the viscosity of the ink is lower at both ends compared to the vicinity of the center. Become. Furthermore, in the ink chambers at both ends, the ink viscosity decreases as the ink temperature rises, causing the meniscus amplitude on the ink liquid surface formed on the nozzle to increase or the meniscus to oscillate. Disturbance in the ejection direction is likely to occur.
図7及び図8は、ある特定範囲のノズルからインクを吐出させて画像形成を行い、その後、全てのノズルからインクを吐出させて画像形成を行った場合を示している。ある特定範囲のノズルからインクを吐出させて画像形成を行うと、図7(b)に示すように、インクの吐出が行われたインク室内のインク温度が他のインク室内のインク温度より上昇する。このため、ある特定範囲のノズルからインクを吐出させて画像形成を行った後に、全てのノズルからインクを吐出させて画像形成を行うと、図8に示すように、予めインク吐出を行っていた領域では他の領域に比べて形成される画像濃度が濃くなる。これは、予めインク吐出を行っていたインク室内のインク温度は他のインク室内のインク温度より上昇しており、それによりインクの粘度が低下してインク吐出量が多くなったためと考えられる。 7 and 8 show a case where image formation is performed by ejecting ink from nozzles in a specific range, and then image formation is performed by ejecting ink from all nozzles. When ink is ejected from a specific range of nozzles to form an image, as shown in FIG. 7B, the ink temperature in the ink chamber where the ink is ejected rises above the ink temperature in the other ink chambers. . For this reason, when an image is formed by ejecting ink from a specific range of nozzles and then ink is ejected from all nozzles, the ink is ejected in advance as shown in FIG. In the area, the image density formed is higher than in other areas. This is presumably because the ink temperature in the ink chamber where ink was previously ejected was higher than the ink temperature in the other ink chambers, which lowered the viscosity of the ink and increased the amount of ink ejected.
このような不都合の発生を防止するため、インクジェットヘッドの外部表面に冷却用の液体を流し、インクジェットヘッドを強制冷却する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to prevent such inconvenience, a method of forcibly cooling the ink jet head by flowing a cooling liquid on the outer surface of the ink jet head has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、上述した特許文献1で提案された冷却方法では、冷却用の液体を流すスペースを確保しなければならず、インクジェットヘッドの小型化を図ることが難しい。また、冷却機構を設けることによりその冷却機構を含むインクジェットヘッド全体の構造が複雑なものとなる。 However, in the cooling method proposed in Patent Document 1 described above, it is necessary to secure a space for flowing a cooling liquid, and it is difficult to reduce the size of the inkjet head. Further, the provision of the cooling mechanism complicates the structure of the entire inkjet head including the cooling mechanism.
本発明の目的は、簡単な構成により、特定のインク室内のインク温度が上昇することを抑制し、及び、各インク室内のインク温度の均一化を図ることである。 An object of the present invention is to suppress an increase in the ink temperature in a specific ink chamber and to make the ink temperature uniform in each ink chamber with a simple configuration.
本発明のインクジェットヘッドは、複数のインク室に連通されてインク供給部からのインクが供給される共通インク室内に、インク室が形成されている基板より熱伝導係数が大きい材料で形成され、前記インク室の配列方向に沿った前記インク室の配列領域を覆う位置まで延出した熱伝導性部材が保持され、この保持は、熱伝導性部材を弾性部材により基板に押圧することにより行われている。 The inkjet head of the present invention is formed of a material having a larger thermal conductivity coefficient than the substrate on which the ink chamber is formed, in a common ink chamber that is communicated with a plurality of ink chambers and supplied with ink from an ink supply unit. The heat conductive member extending to a position covering the ink chamber arrangement region along the ink chamber arrangement direction is held, and this holding is performed by pressing the heat conductive member against the substrate by the elastic member. Yes.
したがって、各インク室からインクの吐出頻度の差、インク供給部から共通インク室内にインクが供給される箇所から各インク室までの距離の差がある場合でも、各インク室内のインクの熱が熱伝導性部材に伝わる。また、共通インク室内を流れるインクが熱伝導性部材からの熱によって均等に温められるようになる。これらのことにより、特定のインク室内のインク温度の上昇が抑えられ、各インク室内のインク温度が均一化される。 Therefore, even if there is a difference in the ejection frequency of ink from each ink chamber and a difference in the distance from the location where ink is supplied from the ink supply unit to the common ink chamber to each ink chamber, the heat of the ink in each ink chamber is heated. It is transmitted to the conductive member. Further, the ink flowing in the common ink chamber can be evenly warmed by the heat from the heat conductive member. As a result, an increase in the ink temperature in a specific ink chamber is suppressed, and the ink temperature in each ink chamber is made uniform.
本発明のインクジェットヘッドによれば、共通インク室内に熱伝導部材を保持するという簡単な構成により、特定のインク室内のインク温度が上昇することを抑制でき、及び、各インク室内のインク温度の均一化を図ることができる。 According to the ink jet head of the present invention, it is possible to suppress an increase in the ink temperature in a specific ink chamber and to maintain a uniform ink temperature in each ink chamber by a simple configuration in which the heat conducting member is held in the common ink chamber. Can be achieved.
本発明の第1の実施の形態を図1及び図2に基づいて説明する。本実施の形態のインクジェットヘッド1は、複数のインク室用溝2が長手方向に配列された基板3と、共通インク室用凹部4が形成された蓋部材5と、複数のノズル6が形成されたノズルプレート7とを接着し、後述する共通インク室8内に熱伝導性部材9を保持することにより形成されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The inkjet head 1 according to the present embodiment includes a
基板3は、厚さ方向に逆向きに分極された圧電部材10、11を貼り合わせることにより形成され、この基板3の一端側の部分に溝加工を施すことによりインク室用溝2が形成されている。各インク室用溝2の側面には電極12が形成され、基板3の他端側の上面にはこれらの電極12に接続された配線パターン13が形成されている。また、インクが導電性を有する場合は、インク室用溝2に形成された電極12の表面には、絶縁層が形成される。
The
蓋部材5は、基板3と線膨張係数が近似した材料で形成されており、基板3が低線膨張係数の圧電部材10、11で形成されている場合、蓋部材5は、基板3と同じ材料が好ましい。また、近似した低線膨張係数材料、例えば、アルミナ等の使用も可能である。
The
基板3と蓋部材5とノズルプレート7とを接着することにより、インク室用溝2が蓋部材5とノズルプレート7とで囲まれて複数のインク室14が形成され、共通インク室用凹部4の開口部分が基板3で閉止されることにより共通インク室8が形成されている。この共通インク室8は全てのインク室14に連通されている。蓋部材5には、インク供給部(図示せず)から共通インク室8にインクを供給するためのインク供給穴15が形成されている。
By bonding the
熱伝導性部材9は、基板3を形成している圧電部材10、11より熱伝導係数が大きい材料で形成され、例えば、銅やアルミニウム等の金属、カーボンや窒化アルミニウム等が使用されている。金属を使用する場合には、インクにより表面が腐食されることを防止するため、表面に樹脂などのコーティング層を形成することが好ましい。
The thermally
熱伝導性部材9は、基板3の表面上に載置され、蓋部材5と熱伝導性部材9との間に介装されたフッ素ゴム等の弾性部材16を介して基板3の表面に押圧されることにより保持されている。弾性部材16は、蓋部材5における共通インク室用凹部4の内側面に凹部(図示せず)が形成され、その凹部内に一端側を嵌め込むことにより位置固定されている。
The thermally
また、熱伝導性部材9は、インク室14の配列方向に沿ったインク室14の配列領域を覆う位置まで延出している。インク室14の配列領域を覆う位置まで延出しているとは、図示するように両端側のインク室14を越える位置まで延出している場合のみならず、両端側のインク室14と同じ位置まで延出している場合、両端側のインク室14の内側まで延出している場合が含まれる。
Further, the heat
このような構成において、本実施の形態のインクジェットヘッド1では、インク吐出によりインク室14内のインク温度が上昇すると、インクからの熱が熱伝導性部材9に伝わるので、特定のインク室14内のインク温度が他のインク室14内のインク温度に比べて大幅に上昇するということが抑制される。また、インク供給穴15から供給されたインクは、図2に示す矢印方向に流れ、共通インク室8内を流れる過程でインクが熱伝導性部材9からの熱によって均等に温められる。このため、特定のインク室14内のインク温度の上昇を抑えることができ、各インク室14内のインク温度の均一化を図ることができる。これにより、各インク室14内のインク温度のバラツキが原因となる画像濃度の濃淡のバラツキや、或るインク室14内のインク温度が大きく上昇したために生じるインクの不吐出や吐出方向の乱れを防止できる。
In such a configuration, in the inkjet head 1 of the present embodiment, when the ink temperature in the
特に、熱伝導性部材9が、インク室14の配列方向に沿ったインク室14の配列領域を覆う位置まで延出しているので、インク室14の配列方向に沿った両端側のインク室14内のインク温度も、他のインク室14内のインク温度と均一化される。
In particular, since the heat
また、共通インク室8における熱伝導性部材9の保持は、熱伝導性部材9を弾性部材16により基板3に押圧することにより行われているので、熱伝導性部材9と基板3とが熱膨脹寸法の差が生じても、熱伝導性部材9と基板3との押圧面で滑りが生じるのみで反りは発生せず、反りが原因となるインクジェットヘッド1の性能低下が防止される。
In addition, since the heat
なお、本実施の形態では、弾性部材16としてフッ素ゴムを用いた場合を例に挙げて説明したが、この弾性部材としては熱伝導性部材9を基板3の表面に押圧するという機能を発揮できるものであればよく、例えば、スプリングなどを使用することも可能である。
In the present embodiment, the case where fluorine rubber is used as the
本発明の第2の実施の形態を図3及び図4に基づいて説明する。なお、図1及び図2において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する(以下の実施の形態でも同じ)。本実施の形態のインクジェットヘッド21の基本的構造は第1の実施の形態のインクジェットヘッド1と同じであり、本実施の形態と第1の実施の形態との異なる点は、共通インク室8内での熱伝導性部材9の保持方法である。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those described in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted (the same applies to the following embodiments). The basic structure of the
本実施の形態では、熱伝導性部材9を弾性接着剤22により基板3に固着したものである。弾性接着剤22としては、例えば、シリコーン系接着剤、ポリウレタン接着剤を用いることができる。
In the present embodiment, the heat
熱伝導性部材9をこのような弾性接着剤22で基板3に固着することにより、第1の実施の形態で説明した作用、効果に加え、本実施の形態では、基板3と熱伝導性部材9との間で熱膨張による寸法差が生じても、その寸法差が弾性接着剤22で吸収されるので、ストレスの発生を防止できる。
By fixing the heat
また、熱伝導性部材9を弾性接着剤22で基板3に固着することにより、共通インク室8内への熱伝導性部材9を保持する構造が簡単化される。さらに、熱伝導性部材9と蓋部材5における共通インク室用凹部4の内周面との間隔をインクの供給のために必要な最小限の間隔に設定することができ、インクジェットヘッド21の薄型化を図ることができる。
Further, by fixing the heat
本発明の第3の実施の形態を図5に基づいて説明する。本実施の形態のインクジェットヘッド31の基本的構造は第1の実施の形態のインクジェットヘッド1と同じである。本実施の形態のインクジェットヘッド31が第1の実施の形態のインクジェットヘッド1と異なる点は、本実施の形態では、共通インク室8内に保持された熱伝導性部材9における基板3に対向しない側の面、即ち、共通インク室8内を流れるインクと接する面に、凹凸部32が形成されている点である。凹凸部32は、共通インク室8を流れるインクの流れ方向に沿って延出した複数の溝を有する形状に形成されている。共通インク室8を各インク室14内に向けて流れるインクの一部は、この溝内を流れることになる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic structure of the
この凹凸部32が形成され、この凹凸部32により形成される溝内をインクが流れることにより、共通インク室8内を流れるインクと熱伝導性部材9との接触面積が増大し、各インク室14内に供給されるインク温度を均一化する性能を高めることができる。そして、各インク室14に供給されたインクの温度がより均一化されることにより、各インク室14内のインク温度のバラツキが原因となる画像濃度の濃淡のバラツキや、或るインク室14内のインク温度が大きく上昇したために生じるインクの不吐出や吐出方向の乱れをより一層防止することができる。
By forming the concavo-
3 基板
8 共通インク室
9 熱伝導性部材
14 インク室
16 弾性部材
22 弾性接着剤
32 凹凸部
3
Claims (3)
前記インク室に連通されてインク供給部からのインクが供給される共通インク室と、
前記基板より熱伝導係数が大きい材料で形成され、前記インク室の配列方向に沿った前記インク室の配列領域を覆う位置まで延出し、弾性部材により前記基板に押圧されて前記共通インク室内に保持された熱伝導性部材と、
を具備するインクジェットヘッド。 A plurality of ink chambers arranged in the longitudinal direction of the substrate;
A common ink chamber communicated with the ink chamber and supplied with ink from an ink supply unit;
It is made of a material having a higher thermal conductivity than the substrate, extends to a position covering the ink chamber arrangement region along the ink chamber arrangement direction, and is pressed against the substrate by an elastic member and held in the common ink chamber. A thermally conductive member,
An inkjet head comprising:
前記インク室に連通されてインク供給部からのインクが供給される共通インク室と、
前記インク室が形成されている基板より熱伝導係数が大きい材料で形成され、前記インク室の配列方向に沿った前記インク室の配列領域を覆う位置まで延出し、前記共通インク室内に配置されて弾性接着剤により前記基板に固着された熱伝導性部材と、
を具備するインクジェットヘッド。 A plurality of ink chambers arranged in the longitudinal direction of the substrate;
A common ink chamber communicated with the ink chamber and supplied with ink from an ink supply unit;
The ink chamber is formed of a material having a larger thermal conductivity than the substrate on which the ink chamber is formed, extends to a position covering the arrangement region of the ink chamber along the arrangement direction of the ink chamber, and is disposed in the common ink chamber. A thermally conductive member fixed to the substrate by an elastic adhesive;
An inkjet head comprising:
The inkjet head according to claim 1, wherein a concavo-convex portion is formed on a surface of the thermal conductive member that is not opposed to the substrate.
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JP2004054238A JP2005238742A (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Ink-jet head |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008096618A1 (en) | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | Inkjet head, inkjet printer, and inkjet recording method |
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2004
- 2004-02-27 JP JP2004054238A patent/JP2005238742A/en active Pending
Cited By (2)
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WO2008096618A1 (en) | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | Inkjet head, inkjet printer, and inkjet recording method |
US8764170B2 (en) | 2007-02-09 | 2014-07-01 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | Ink-jet head, ink-jet printer, and ink-jet recording method |
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