JP2006315360A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】インク吐出特性を安定させる。
【解決手段】リザーバユニット２０がインク流入口２１ａを介してインクが流入するインク流入流路２１と、インク流入流路２１の上側内壁面に開口している空気口２１ｂを介してインク流入流路２１と連通している空気室２２と、空気口２１ｂを開閉する開閉弁２３とを含んでいる。空気室２２には空気が貯溜されている。インク流入流路２１内のインクの圧力が所定未満となる通常印刷時においては、開閉弁２３が空気口２１ｂを開く。インク流入流路２１内のインクの圧力が所定以上となるパージ動作時においては、開閉弁２３が空気口２１ｂを閉じる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。

印刷用紙等の被記録媒体にノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドとして、共通インク室及びそれぞれが共通インク室に連通していると共に圧力室を介してノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットと、貯溜したインクを共通インク室に供給するためのリザーバが形成され且つ流路ユニットに接合されたリザーバユニットとを有するものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−５９４３８号公報（図９）

特許文献１のインクジェットヘッドにおいては、インクジェットヘッドに物理的な影響が与えられたりノズルから多量のインク滴を吐出したりすることによってリザーバユニット内のインクに圧力波が発生することがある。このとき、発生した圧力波が共通インク室を介して圧力室まで伝播することによってノズルからのインク吐出特性が不安定になることがある。

本発明の目的は、インク吐出特性を安定させることができるインクジェットヘッドを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェットヘッドは、インクが流入するインク流入口及び空気口が形成されたインク流入流路と、前記空気口を介して前記インク流入流路と連通している空気室と、前記空気口を開閉する開閉弁と、それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットとを備えている。前記開閉弁が、前記インク流入流路内のインクの圧力が所定の圧力未満のときに前記空気口を開き、前記インク流入流路内のインクの圧力が前記所定の圧力以上のときに前記空気口を閉じる。

とくに、本発明においては、前記開閉弁が、前記インク流入流路内のインクを排出するパージ動作が行われたときに前記空気口を閉じ、前記パージ動作が行われていないときに前記空気口を開く。ここでパージ動作とは、ノズルからインクジェットヘッドに溜まった空気及び／又は粘度が高くなるなどインク特性が変化してしまった劣化インクを排出させ、インク吐出性能を維持させるための動作のことをいう。

本発明によると、通常時においては、空気室内の空気がダンパとして機能するため、インク流入流路内のインクに発生した圧力波が低減される。これにより、圧力波が圧力室まで伝播しにくくなり、ノズルからのインク吐出特性を安定させることができる。また、パージ動作を行うことによってインク流入流路内のインクの圧力が所定の圧力以上になったときには、開閉弁が空気口を封止するため、通常時においてはダンパとして機能する空気室の空気がダンパとして機能しなくなる。これにより、パージ動作時においてインク流入流路内のインクの圧力が弱められることがなくなり、効率よくパージ動作を行うことができる。

本発明においては、前記開閉弁が、前記インク流入流路内において前記空気口と対向すると共に前記空気口が形成された前記インク流入流路内の内壁面に沿って延在した可撓性の延在部と、前記インク流入流路内のインクの圧力が前記所定の圧力以上のときには前記延在部が前記内壁面に接して前記空気口が封止され、前記インク流入流路内のインクの圧力が前記所定の圧力未満のときには前記延在部が前記内壁面から離隔して前記インク流入流路と前記空気室とが連通するように前記延在部を支持する支持部とを有していることが好ましい。これによると、簡単な構成で開閉弁を構成するこができる。

また、本発明においては、前記インク流入口を形成する孔の内面の一部が、実質的に前記空気口が形成された内壁面にあることが好ましい。これによると、インク流入流路内に余計な気泡が残留しにくくなる。これにより、さらに効率よくパージ動作を行うことができる。

さらに、本発明においては、前記ノズルからのインク吐出方向に関して、前記インク流入口の開口幅と前記インク流入流路の幅とが実質的に同じであることが好ましい。これによると、インク流入流路内のインクの流れをよくすることができるため、さらに効率よくパージ動作を行うことができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る実施の形態のインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略構成図である。インクジェットプリンタ１００は、インク滴を吐出することによって被記録媒体に所望の画像を形成するものであり、図１に示すように、インクジェットヘッド１と、インクタンク２と、空気タンク３と、バルブ４と、空気ポンプ５とを有している。

インクジェットヘッド１は、図示しない用紙搬送装置に搬送されている被記録媒体に対してインク滴を吐出する。インクタンク２は、インクジェットヘッド１に供給されるインクを貯溜する。インクタンク２に貯溜されているインクは、インク供給管１１を介してインクジェットヘッド１に供給される。空気タンク３は空気供給管１２、インクタンク２、インク供給管１１及びインクジェットヘッド１に供給される加圧された空気を貯溜する。空気タンク３に貯溜されている加圧された空気は、空気供給管１２を介してインクタンク２に供給される。バルブ４は、空気供給管１２に取り付けられており、空気供給管１２を開閉する。また、バルブ４は、空気供給管１２を介してインクタンク２を大気と連通させることができる。空気ポンプ５は、空気タンク３に加圧した空気を供給する。

次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット２０と流路ユニット３０とを有している。また、インクジェットヘッド１は、図２における下方に向かってインク滴を吐出する。

リザーバユニット２０は、インクタンク２から供給されたインクを一次的に貯溜するものであり、インク流入流路２１と、空気室２２と、開閉弁２３とを含んでいる。インク流入流路２１は、一方向（図２における左右方向）に延在した矩形断面を有している。インク流入流路２１の一方（図２における左方）端部には、外部とインク流入流路２１とを連通させる孔７１が形成されている。孔７１はインク流入流路２１の延在方向に向いている。また、孔７１の内径がインク流入流路２１の高さ（インク吐出方向に関する幅）と同じになっている。つまり、孔７１の内壁面上端がインク流入流路２１の上側内壁面と連続して一体となっている。また、孔７１の内壁面下端がインク流入流路２１の下側内壁面と連続して一体となっている。そして、孔７１の外側の開口がインク流入口２１ａとなっている。インク流入口２１ａには、孔７１の内径と同じ内径を有するインク供給管１１が接続されている。

また、インク流入流路２１の上側内壁面の略中央には、インク流入流路２１と空気室２２とを連通させる空気口２１ｂが形成されている。さらに、インク流入流路２１の他方（図２における右方）端部の下側内壁面には、インク流入流路２１と流路ユニット３０とを連通させる供給口２１ｃが形成されている。

次に、空気室２２について図３〜図５を参照しつつ説明する。図３は、空気室２２の断面図である。図４は、空気室２２の分解図である。図５は、空気室２２をインク流入流路２１側から見た図である。図３〜図５に示すように、空気室２２は、インク流入流路２１の上側内壁面を貫通するように配置された円筒形状の箱体であり、その内部空間に空気が貯溜されている。また、空気室２２は、箱本体２２ａと、蓋２２ｂとを有している。箱本体２２ａは、一方向に延在した円筒形状の内部空間を有しており、その下方端面が開口している。蓋２２ｂは円形の板部材であり、平面視において、箱本体２２ａの外径とほぼ同じ外径を有し、箱本体２２ａの開口を塞ぐように取り付けられている。このとき、蓋２２ｂの下面がインク流入流路２１の上側内壁面の一部となっている。さらに、蓋２２ｂには、平面視における中央に取り付け孔７６が、取り付け孔７６を取り囲むように４つの連通孔７７がそれぞれ形成されている。取り付け孔７６には開閉弁２３が取り付けられている。連通孔７７の下端開口が前述の空気口２１ｂとなっている。

開閉弁２３は、インク流入流路２１において取り付け孔７６に取り付けられており、インク流入流路２１内におけるインクの圧力により、４つの空気口２１ｂを同時に開閉する。また、開閉弁２３は弾性部材で形成されており、延在部２３ａと支持部２３ｂとを有している。延在部２３ａは、外縁全周が先細りとなっている円盤形状を有していると共に一方の面の中心部が凸となるように緩やかに湾曲している。平面視における延在部２３ａの外径が蓋２２ｂの外径とほぼ同じになっている。

支持部２３ｂは、延在部２３ａの凸となる面の反対面においてその中央に接続されていると共に延在部２３ａから離れる方向に向かって延在している。支持部２３ｂにおける延在部２３ａとの接続部分が取り付け孔７６の内径よりも大きい外径を有する台座部７８となっている。また、支持部２３ｂの延在方向には、平面視において取り付け孔７６の内径よりも支持部２３ｂの延在方向に直交する方向に突出した半球形状を有する膨大部７９が形成されている。図４に示すように、開閉弁２３は、インク流入流路２１側から支持部２３ｂが取り付け孔７６に挿入されことによって蓋２２ｂに取り付けられている。膨大部７９が半球形状を有しているため、支持部２３ｂを取り付け孔７６に挿入するとき、膨大部７９がスムーズに弾性変形しつつ取り付け孔７６を通過することができる。そして、台座部７８と膨大部７９とで蓋２２ｂが挟持される。このとき、延在部２３ａが４つの空気口２１ｂの全域と対向すると共に蓋２２ｂの下面に沿って延在している。

開閉弁２３の動作について図６を参照しつつ説明する。図６（ａ）及び（ｂ）は開閉弁２３の動作を説明するための図である。なお、図６（ａ）は、インクジェットヘッド１からの通常のインク吐出状態及び待機状態（パージ動作の実施時以外）で開閉弁２３が空気口２１ｂを開いている場合を、図６（ｂ）は、パージ動作の実施時に開閉弁２３が空気口２１ｂを閉じている場合をそれぞれ示している。図６（ａ）に示すように、インク流入流路２１内のインクの圧力が所定の圧力未満のときには、延在部２３ａがインク流入流路２１の上側内壁面から離隔しているため、空気口２１ｂが開かれている。また、図６（ｂ）に示すように、インク流入流路２１内のインクの圧力が所定の圧力以上のときには、インク流入流路２１内のインクが延在部２３ａをインク流入流路２１の上側内壁面に向かって押し付けるため（図６（ｂ）の矢印参照）、延在部２３ａの縁部が湾曲するように弾性変形する。弾性変形した延在部２３ａの縁部は、インク流入流路２１の上側内壁面に接する。これにより、空気口２１ｂが閉じられる。

図２に戻って、流路ユニット３０は、一方の面（図２における上方の面）にリザーバユニット２０が接続されており、他方の面（図２における下方の面）にインク滴を吐出するインク吐出面３０ａが形成されている。また、流路ユニット３０は、共通インク室３１と、多数の個別インク流路３２とを含んでいる。共通インク室３１は、供給口２１ｃを介してインク流入流路２１と連通している。個別インク流路３２は、それぞれが共通インク室３１と連通していると共に圧力室３３及び圧力室３３と連通しているノズル３４を含んでいる。ノズル３４はインク吐出面３０ａにおいて開口している。また、各圧力室３３に隣接するように図示しないアクチュエータが配置されている。

次に、インクジェットヘッド１におけるインクの流れについて説明する。インクタンク２からのインクが、リザーバユニット２０のインク流入口２１ａを介してインク流入流路２１に流入する。インク流入流路２１に流入したインクは、供給口２１ｃを介して流路ユニット３０の共通インク室３１に供給される。共通インク室３１に供給されたインクは、各個別インク流路３２に流れ込む。そして、圧力室３３及びノズル３４内にインクが満たされる。アクチュエータが駆動されることによって対応する圧力室３３内のインクに吐出エネルギーが付与され、ノズル３４からインク滴が吐出される。

インクジェットヘッド１に対するインクの初期導入時においては、空気室２２が上述したインクの流れに対する支流となっているため、空気室２２内に空気が残留する。

次に、インクジェットプリンタ１００の動作について説明する。まず、通常印刷時においては、バルブ４がインクタンク２と大気とを連通させる。これにより、ノズル３４から吐出されたインク滴と同じ量のインクがインクタンク２からインクジェットヘッド１に供給される。このとき、インク流入流路２１内のインクの流れが緩やかであるため、インク流入流路２１内のインク圧力が所定の圧力以下となり、開閉弁２３が空気口２１ｂを開いている。これにより、空気室２２とインク流入流路２１とが連通して空気室２２の空気がダンパとして機能し、インクジェットヘッド１００に物理的な影響が与えられたりノズル３４から多量のインク滴を吐出したりすることによってインク流入流路２１内のインクに発生する圧力波が抑制される。

次に、インクジェットヘッド１内における劣化したインクや気泡を外部に排出するためのパージ動作の動作手順について説明する。パージ動作が開始されると、バルブ４によって空気供給管１２を閉じる。これにより、空気タンク３が密封される。そして、空気タンク３の空気圧が所定の圧力になるまで空気ポンプ５を駆動する。その後、バルブ４によって空気供給管１２を開き、インクタンク２と空気タンク３とを連通させる。これにより、空気タンク３に貯溜されている加圧された空気が、空気供給管１２を介してインクタンク２に一気に流入し、インクタンク２のインクがインクジェットヘッド１に瞬時に供給される。インクジェットヘッド１に供給されたインクは、リザーバユニット２０のインク流入口２１ａを介してインク流入流路２１に流入する。このとき、インク流入流路２１内のインクの圧力が所定の圧力以上になるため、開閉弁２３が空気口２１ｂを閉じる。そして、インク流入流路２１に流入したインクは、供給口２１ｃを介して流路ユニット３０に流れ込む。流路ユニット３０に流れ込んだインクは、共通インク室３１を介して各個別インク流路３２に流れ込み、ノズル３４から強制的に排出される。これにより、インクジェットヘッド１内における劣化したインクや気泡が外部に排出されインクの吐出性能が回復される。

以上に述べた、本実施形態に係るインクジェットヘッド１によると、通常印刷時においては、開閉弁２３が空気口２１ｂを開いているため、空気室２２内の空気がダンパとして機能する。これにより、インクジェットヘッド１００に物理的な影響が与えられたりノズル３４から多量のインク滴を吐出したりすることによってインク流入流路２１内のインクに発生する圧力波が抑制されて、圧力波が圧力室３３まで伝播しにくくなり、ノズル３４からのインク吐出特性を安定させることができる。また、パージ動作時においては、開閉弁２３が空気口２１ｂを閉じているため、空気室２２内の空気がダンパとして機能しなくなる。これにより、パージ動作時においてインク流入流路２１内のインクの圧力が弱められることがなくなり、効率よくパージ動作を行うことができる。

また、開閉弁２３が延在部２３ａと支持部２３ｂとからなる簡単な構成となっているため、開閉弁２３を容易に製作することができる。

さらに、インク流入口２１ａを形成する孔７１の内壁面上端がインク流入流路２１の上側内壁面と連続して一体となっているため、インク流入流路２１内に余計な気泡が残留しにくくなる。これにより、さらに効率よくパージ動作を行うことができる。

加えて、インク流入口２１ａを形成する孔７１の内径がインク流入流路２１の高さ（インク吐出方向に関する幅）と同じになっているため、インク流入流路２１内のインクの流れがよくなり、さらに効率よくパージ動作を行うことができる。

以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態においては、開閉弁２３が延在部２３ａと支持部２３ｂとからなり、インク流入流路２１内におけるインクの圧力の変化によって、空気口２１ｂを開閉する構成であるが、開閉弁の構成はこれに限定されるものではなく、インク流入流路２１内におけるインクの圧力の変化によって、空気口２１ｂを開閉する他の形状を有するものであってもよいし、外部から制御することによって空気口２１ｂを開閉する構成であってもよい。

また、上述の実施の形態においては、インク流入口２１ａを形成する孔７１の内壁面上端がインク流入流路２１の上側内壁面と連続して一体となる構成であるが、孔７１の内壁面上端とインク流入流路２１の上側内壁面との間に段差が設けられていてもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、インク流入口２１ａを形成する孔７１の内径がインク流入流路２１の高さ（インク吐出方向に関する幅）と同じになっているが、インク流入口２１ａを形成する孔７１の内径とインク流入流路２１の高さ（インク吐出方向に関する幅）とが異なっていてもよい。

本発明に係る実施の形態のインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１に示すインクジェットヘッドの断面図である。 図２に示す空気室の断面図である。 図２に示す空気室の分解図である。 図２に示す空気室をインク流入流路側から見た図である。 図２に示す開閉弁の動作図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ インクタンク
３ 空気タンク
４ バルブ
５ 空気ポンプ
１１ インク供給管
１２ 空気供給管
２０ リザーバユニット
２１ インク流入流路
２１ａ インク流入口
２１ｃ 供給口
２１ｂ 空気口
２２ 空気室
２３ 開閉弁
２３ａ 延在部
２３ｂ 支持部
３０ 流路ユニット
３１ 共通インク室
３２ 個別インク流路
３３ 圧力室
３４ ノズル
７１ 孔
１００ インクジェットプリンタ

Claims (5)

1. インクが流入するインク流入口及び空気口が形成されたインク流入流路と、
   前記空気口を介して前記インク流入流路と連通している空気室と、
   前記空気口を開閉する開閉弁と、
   それぞれが前記インク流入流路と連通していると共に圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットとを備えており、
   前記開閉弁が、前記インク流入流路内のインクの圧力が所定の圧力未満のときに前記空気口を開き、前記インク流入流路内のインクの圧力が前記所定の圧力以上のときに前記空気口を閉じることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記開閉弁が、
   前記インク流入流路内において前記空気口と対向すると共に前記空気口が形成された前記インク流入流路内の内壁面に沿って延在した可撓性の延在部と、
   前記インク流入流路内のインクの圧力が前記所定の圧力以上のときには前記延在部が前記内壁面に接して前記空気口が封止され、前記インク流入流路内のインクの圧力が前記所定の圧力未満のときには前記延在部が前記内壁面から離隔して前記インク流入流路と前記空気室とが連通するように前記延在部を支持する支持部とを有し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ヘッド。
3. 前記インク流入口を形成する孔の内面の一部が、実質的に前記空気口が形成された内壁面にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記ノズルからのインク吐出方向に関して、前記インク流入口の開口幅と前記インク流入流路の幅とが実質的に同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記開閉弁が、前記インク流入流路内のインクを排出するパージ動作が行われたときに前記空気口を閉じ、前記パージ動作が行われていないときに前記空気口を開くことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。

Images