JP2006168249A - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの制御方法並びにインクジェットヘッドの洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来は、フィルタのリフレッシュが行なえないという課題がある。。
【解決手段】 本発明は、圧力室に連通したノズルと、インクを加圧する圧力室と、圧力室の蓋板をなす振動板と、が複数ならんで形勢されており、複数の圧力室にインクを供給するマニホールドと該マニホールドとインクタンクとを結ぶインク供給路からなるインク流路を、加圧手段を用いてノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記マニホールドにはフィルタが形成されており、前記マニホールドには前記インク供給路が2経路設けられ、前記インク供給路の一方は前記フィルタを通して圧力室と連通し、他方は前記フィルタを介在せずに圧力室と連通する貫通孔であることを特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】 本発明は、圧力室に連通したノズルと、インクを加圧する圧力室と、圧力室の蓋板をなす振動板と、が複数ならんで形勢されており、複数の圧力室にインクを供給するマニホールドと該マニホールドとインクタンクとを結ぶインク供給路からなるインク流路を、加圧手段を用いてノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記マニホールドにはフィルタが形成されており、前記マニホールドには前記インク供給路が2経路設けられ、前記インク供給路の一方は前記フィルタを通して圧力室と連通し、他方は前記フィルタを介在せずに圧力室と連通する貫通孔であることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
本発明は、インクジェットヘッドに関し、より詳細にはヘッドのインク溜めであるマニホールド5に連通する供給路を2経路設け、一方はフィルタ8を介してマニホールド5に、他方は直接インクを供給するインクジェットヘッド及び、その制御方法、並びにその洗浄方法に関する。
インクタンクから供給されるインク内にある異物や気泡などが吐出部の近傍に流入を防ぐ為に、経路中にフィルタを内蔵している従来のインクジェットヘッドを図13と図4とにより説明する。インクを吐出するノズル101、インク圧力室102、インク供給口103、共通インク室104、供給路107がそれぞれ連通してなるインク流路は、溝を形成した複数の流路板106を積層することで構成される。
図示していないインクタンクからインクを供給する供給路107が流路板106を介して共通インク室104に連通しており、この流路板106の供給路107との連通部には複数の孔を有するフィルタ113が流路板106と一体成形で設けられている。これにより、圧力室102に向かうインクは全てフィルタ113を介して流入するので、異物の進入が防げる。
また、ヘッド作製後もインク供給口107からの異物の進入を防ぐ為、歩留まりも向上することが出来る。
上述したインクジェットヘッドの場合、インクを入れ替えたり長期間使用すると、フィルタ113に異物が詰まりやすくなる。フィルタ113が詰まると、インクの供給流量が減少する為、全ノズル101吐出時に高い周波数で使用するとインクの供給が追いつかない現象が発生する。フィルタ113の面積を広くとっていれば発生する確率は少ないが、近年のインクジェットヘッドには小型・高密度が求められる為に、余裕をもった面積を確保することが難しい。
そこで、洗浄液をノズル101側から注入してインクの流れる方向を逆向きにして、フィルタ113に詰まったゴミを取り除くリフレッシュを行なう必要がある。しかし、洗浄液をノズル101から注入することは洗浄液内にも異物がある可能性があり、そのようなものがフィルタ113に詰まり、インクを流した際に異物と反応して凝集し、ノズル101径よりも大きな異物を発生する可能性がある。
また、微粒子が混在しているようなインクを用いる場合、フィルタ113で詰まってしまう可能性があり、フィルタ113は使用することが出来ない。しかし、フィルタ113を完全に取り除くと、ヘッド作製後、インクを注入する間にもインク供給路107からのゴミが圧力室2にまで到達する可能性もある。また、ヘッドの吐出評価を行なってから出荷する場合は、評価用インクを一旦ヘッドに注入せねばならず、その際に異物などがインク流路に入り易くなる。
本発明は、圧力室に連通したノズルと、インクを加圧する圧力室と、圧力室の蓋板をなす振動板と、が複数ならんで形勢されており、複数の圧力室にインクを供給するマニホールドとマニホールドとインクタンクを結ぶインク供給路からなるインク流路を、加圧手段を用いてノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記マニホールドにはフィルタが形成されており、前記マニホールドには前記インク供給路が2経路設けられ、前記インク供給路の一方はフィルタと通して圧力室と連通し、他方はフィルタを介在せずに圧力室と連通する貫通孔であることを特徴とする。
さらに本発明は、振動板とフィルタと貫通孔を一枚のプレートに形成したことを特徴とする。
本発明のインクジェットヘッドは、2経路あるインク供給路の一方にフィルタがある為、通常のインクでは圧力室に異物やゴミが進入することを防ぎ、且つ微粒子が混在した特殊なインクはフィルタの無い他方の経路を使うことが出来るので様々な用途に対して使用することが可能である。
また、ヘッドをノズル1側から洗浄するリフレッシュを行った際、ノズル1側から注入した洗浄液を、フィルタの無い経路より排出することが出来るので、インク供給経路の逆方向からフィルタに異物などが詰まることを防ぐことが可能である。
ヘッド内に異物を混入させないことと、特殊なインクの使用も併用することが出来ることと、ヘッドのリフレッシュ洗浄を行なうことを、供給路を2経路設け、一方にフィルタ8を設けるだけで実現した。
以下本発明を、実施例図面に基づいて説明する。
図1と図2は、本実施例を示すインクジェットヘッドの断面図である。図1はノズル1列方向、図2はノズル1列に直交する方向である。
本実施例で説明するインクジェットヘッドは、インクを吐出するノズル1、圧力室2、リストリクタ3、振動板4、マニホールド5、インク供給路6が連通してインク流路を形成し、振動板4にはインク吐出エネルギを発生する圧力発生源7が形成される。本構成のインク吐出プロセスは、まず図示されないインクタンクよりチューブ等によりインクをインク供給路6に送り、インク供給路6からマニホールド5にインクが一旦溜められる。次にリストリクタ3を経由して各圧力室2に進み、振動板4を介して圧力発生手段から吐出エネルギを送られ、ノズル1からインクを吐出する。
ここで、インク供給路6が2経路あり、どちらもマニホールド5に連通している。本発明の特徴として、1経路にはインク供給路6とマニホールド5の間にフィルタ8が介在し、他方は貫通孔9を介してマニホールド5と直接繋がっている。
インク流路はプレートを積層して形成される。具体的には、複数のノズル1が並ぶノズルプレート10と、圧力室2、リストリクタ3及びマニホールド5からなるチャンバープレート11と、振動板4、フィルタ8及び貫通孔9からなるダイアフラムプレート12と、インク供給路6及び圧力発生源7を包含する補強プレート13とからなる。
ノズルプレート10はステンレス又はニッケル合金などの金属をエッチング、電鋳又はプレス加工を行ってノズル1を形成して作製する方法があるが、ここではSiを用いてドライエッチングで作製している。
図3にチャンバープレート11を示す。チャンバープレート11も金属のエッチング、電鋳又はプレス加工や、Siのエッチング加工で形成することが出来る。プレス加工の場合、チャンバープレート11とリストリクタ3などを別々に作製して積層して作製する。Siの場合、一枚の板に高精度・高アスペクト比を持つ圧力室2やリストリクタ3を形成することが出来る。ここではSiのウェットエッチング加工にて形成している。チャンバープレート11にはノズル1の位置に対応して圧力室2が形成され、リストリクタ3と連通している。リストリクタ3はマニホールド5に連通している。ここではマニホールド5はチャンバープレート11を貫通しており、ノズルプレート10とダイアフラムプレート12に挟まれて部屋を形成する。
図4にダイアフラムプレート12を示す。ダイアフラムプレート12は金属や樹脂フィルム、あるいはSiなどから形成することが出来る。ここでは樹脂であるアラミドフィルムに金属であるFe−42Niの補強部を接合した積層ダイアフラムプレート12を用いている。補強部は振動板4となる部分、及びフィルタ8、貫通孔9となる部分はエッチングにより除去されている。マニホールド5に接する領域にはフィルタ8と貫通孔9が一定間隔を置いて形成される。フィルタ8はレーザー加工にて形成され、ノズル1径よりも小さい無数の穴が配列されている。フィルタ8が形成されている領域、及び貫通孔9が形成されている領域はすべて、チャンバープレート11のマニホールド5が位地する領域に納まるように形成されている。
図5、図6は、他の形態のダイアフラムプレート12を示す。図5は、貫通孔9が中心にあり、フィルタ8に供給する貫通孔9が2つある。どちらからもフィルタ8を通すことが出来るので、フィルタ8を通すことがメインなインクを使用する際に有利である。図6は貫通孔9が2つあるので、微粒子が入ったインクに適している。これらはヘッドを複数並べて印刷するラインプリンタを作製する場合、インクの供給路を両端のどちらかを選べるので利用しやすい。
金属で作製する場合、例えばステンレスのエッチングでも作製することが出来る。この場合、フィルタ8と貫通孔9はエッチングにより一度の行程で作製することが出来る利点がある。また電鋳で作製する方法もある。この場合もエッチングの場合と同様である。
補強プレート13は比較的精度が低く作製出来るので金属を機械加工にて作製している。図7に補強プレート13の断面図を、図8に同ダイアフラム側から見た図を示す。補強プレート13にはインク供給路6が2経路用意され、そのうち1経路はダイアフラムと接する側にフィルタ8とほぼ同等の領域に溝14が掘られている。これによりフィルタ8全域にインクを供給することが出来る。材質はここではFe−42Niを用いている。
これらのプレートを接着剤にて接合する。この構成ではSiとアラミドとFe−42Niを用いており、熱膨張係数がほぼ同じであるので接合による反りやうねりが発生しない。圧力発生源7と振動板4がある領域には駆動部穴15が設けられる。
圧力発生源7はここでは圧電素子を用いている。圧電素子は振動板4に夫々接合され、図示しない電気経路より電気信号が印加により、選択的に振動板4を加圧する。なお、ここでは圧電素子の先端が振動板4と接する部分において、最も小さくなるように加工されている。
このような構成ならば、マニホールド5に対し、フィルタ8により異物の無いインクを供給することも、フィルタ8で詰まるようなインクを供給することも容易である。
図9〜12は、本発明の特徴であるリフレッシュ行程を示すものである。リフレッシュとはインク流路内、例えば圧力室2内などに侵入した異物や、フィルタ8に詰まった異物を、通常の吐出時に流れる方向とは逆方向に洗浄液などを流して、排出するものである。特にフィルタ8が詰まると吐出流量が増えた時に供給が間に合わず、不吐出を発生しやすくなる。
リフレッシュ行程は、第1に、図9に示すように、ノズル1側より洗浄液、例えばアセトンなどを治具等により流し、圧力室2、リストリクタ3を通ってマニホールド5に流入させる。この時、フィルタ8の無い第2のインク供給路6は流れを閉じる弁により、閉じた状態にしてフィルタ8のある第1のインク供給路6のみに洗浄液が流れるようにする。
ここでは流路を閉じるだけの弁の為、流路の途中にあるが、三方弁などを用いれば、分岐点に弁を設けられるので、洗浄液とインクの接触を減らすことが出来る。フィルタ8を介して流れた洗浄液は第1のインク供給路6を通った後、インク排出タンクへと向かう。インク排出タンクに逆支弁などを設けておけば、排出した洗浄液やインクの逆流を防ぐことが出来る。
第2に、図10に示すように、ノズル1側を封じ、インクタンクの繋がる経路の弁を開放し、インクタンク側よりインクを流してフィルタ8を介してマニホールド5に流す。ノズル1側が封じられているのでインクは第2のインク供給路6を通って、インク排出タンクに流される。このインクはフィルタ8を通過しているので異物等が無い。
第3に、図11に示すように、第2のインク供給路6を封じ、ノズル1側を開放し、インクをノズル1側から排出する。
このような3行程を行なうことにより、インク流路内の異物や、フィルタ8に詰まった異物を除去することが出来、ヘッド洗浄を行なうことが出来る。
図12は、第2のフィルタ8洗浄方法を示したものである。第2の供給路より洗浄液を注入後、マニホールド5を介して、フィルタ8に逆向きの流れを作り、フィルタ8の異物をインク回収タンクに排出する。次にインクを流して、フィルタ8を通し、第2のインク供給路6を介してインク回収タンクに初期のインクを排出する。
この方法であれば、圧力室2やリストリクタ3に対して、洗浄工程で異物などが混入する可能性を低くすることが出来る。
以上述べたような構成であれば、ヘッド構成を換えずに多種のインクを使用することが出来る。例えば、樹脂の中に粒子が入ったものなどは、フィルタ8を介すと詰まる可能性が非常に大きい。そこでこのような場合は、貫通孔9の側からインクを供給すれば詰まることなくインクを供給できる。フィルタ8の無いヘッドを作製すればこのような問題は発生しないが、製造したヘッドの吐出評価を行なってから出荷する場合などは一旦評価用インクで評価を行なう為、その時点で異物が流入する恐れがある。本構成であれば、評価用インクをフィルタ8側から供給することが出来るので、信頼性が良い。
1はノズル、2は圧力室、3はリストリクタ、4は振動板、5はマニホールド、6はインク供給路、7は圧力発生源、8はフィルタ、9は貫通孔、10はノズルプレート、11はチャンバープレート、はダイアフラムプレート、13は補強プレート、14は溝、15は駆動部穴である。
Claims (8)
- 圧力室に連通したノズルと、インクを加圧する圧力室と、圧力室の蓋板をなす振動板と、が複数ならんで形勢されており、複数の圧力室にインクを供給するマニホールドと該マニホールドとインクタンクとを結ぶインク供給路からなるインク流路を、加圧手段を用いてノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記マニホールドにはフィルタが形成されており、前記マニホールドには前記インク供給路が2経路設けられ、前記インク供給路の一方は前記フィルタを通して圧力室と連通し、他方は前記フィルタを介在せずに圧力室と連通する貫通孔であることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
- 前記フィルタは振動板を形成するダイアフラムプレートと一体であ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。
- 前記貫通孔は前記ダイアフラムプレート上にあることを特徴とする前記項1記載のインクジェットヘッド
- 前記ダイアフラムプレートはポリイミドで形成され、前記フィルタ及び前記貫通孔はレーザー加工にて形成され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。
- 前記ダイアフラムプレートは金属で形成され、前記フィルタ及び前記貫通孔はエッチングにて形成され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。
- 前記ダイアフラムプレートは前記フィルタ、前記貫通孔と共に電鋳にて一体で形成され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。
- ノズルに連通する複数の圧力室に連通するインク溜めであるマニホールドに前記ノズルより小さいフィルタ領域と貫通孔を形成したインクジェットヘッドにおいて、インクの内部に微粒子などが混在する場合は前記貫通孔を、液体のみである場合は前記フィルタを介してマニホールドにインクを供給するインクジェットプリンタヘッドの制御方法。
- ノズルに連通する複数の圧力室に連通するインク溜めであるマニホールドに前記ノズルより小さいフィルタ領域と貫通孔を形成したインクジェットヘッドにおいて、前記インクジェットヘッド内部を洗浄する際、第一に洗浄液をノズルからマニホールドへ注入して貫通孔に洗浄液を流動させ、第二に洗浄液をフィルタからマニホールドへ注入して貫通孔に洗浄液を流動させる、第三に洗浄液をフィルタからマニホールドへ注入してノズルから洗浄液を流動させることを特徴とするインクジェットヘッドの洗浄方法。
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