JP2007125775A - Inkjet head and inkjet type recorder - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッドに用いられ、インク内の異物及び気泡等を除去するためのフィルタを備えたインク噴射ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet head and an ink jet recording apparatus that are used in an ink jet recording head and include a filter for removing foreign matters, bubbles, and the like in ink.
一般に、インクジェット式記録ヘッドでは、インクが充填されたインクカートリッジから、このインクカートリッジに挿入されるインク供給針及び流路を介してインクが供給され、供給されたインクは圧電素子等を駆動させることによりノズルから吐出される。 In general, in an ink jet recording head, ink is supplied from an ink cartridge filled with ink through an ink supply needle and a flow path inserted into the ink cartridge, and the supplied ink drives a piezoelectric element or the like. Is discharged from the nozzle.
このようなインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジのインク内に存在する気泡、あるいはインクカートリッジを着脱する際にインク内に混入した気泡が供給されると、吐出不良を起こすという問題がある。また、インク内に存在する異物によっても、同様に、吐出不良を起こすという問題がある。そのため、通常インクカートリッジとインクジェット式記録ヘッドとの間のインク流路には、複数の微細な孔を有し、インク内の気泡等を除去するためのフィルタが装着されている。 Such an ink jet recording head has a problem of causing ejection failure when air bubbles present in the ink of the ink cartridge or air bubbles mixed in the ink when the ink cartridge is attached or detached are supplied. Similarly, there is a problem that a foreign matter existing in the ink causes a discharge failure. For this reason, the ink flow path between the normal ink cartridge and the ink jet recording head is provided with a plurality of fine holes and a filter for removing bubbles in the ink.
このフィルタとしては、例えば、下記特許文献1に記載されているように、繊維を織って織り目をフィルタ孔としたフィルタ等が用いられ、このフィルタをインクが通過する際に異物及び気泡がトラップされる。また、このようにフィルタにトラップされた気泡は、ヘッドのクリーニング操作時にノズル開口から排出される。具体的には、ノズル開口からインクを吸引して通常のインク吐出時に生じさせる流速よりも速い流速を生じさせることによって、気泡がフィルタを通過してノズル開口から排出される。 As this filter, for example, as described in Patent Document 1 below, a filter or the like woven with fibers and having a filter hole is used, and foreign matter and bubbles are trapped when ink passes through the filter. The Further, the bubbles trapped in the filter in this manner are discharged from the nozzle openings during the head cleaning operation. Specifically, by sucking ink from the nozzle opening and generating a flow rate faster than that generated during normal ink ejection, bubbles are discharged from the nozzle opening through the filter.
しかしながら、クリーニング時に通常のインク吐出よりも速い流速を生じさせると、インク消費量が増加するため、実際の印字に使用するインク量が減少してしまうという問題がある。また、インクの流速を速くするためには、インクを吸引するためのポンプを大形化する必要があり、ヘッドを大形化しなければならないという問題がある。 However, if a flow rate faster than normal ink ejection is generated during cleaning, the amount of ink consumed increases, resulting in a problem that the amount of ink used for actual printing decreases. Further, in order to increase the flow rate of ink, it is necessary to increase the size of a pump for sucking ink, and there is a problem that the size of the head must be increased.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、気泡の大形化を抑制して気泡の排出を容易に行うことができるインク噴射ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus that can easily discharge bubbles while suppressing the enlargement of bubbles.
上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、インク滴を吐出する複数のノズル開口を有する記録ヘッド本体と、インクカートリッジに連通しインクカートリッジ内のインクを記録ヘッドに供給するインク供給手段と、記録ヘッド本体及びインク供給手段を連通するインク流路と、インク流路とインク供給手段との間に設けられるフィルタと、フィルタ近傍を加熱して流路壁面への気泡の付着を抑制する加熱手段とを備えたことを特徴とするインク噴射ヘッドにある。
第1の態様では、加熱手段によりフィルタ近傍を加熱することにより、流路壁面への気泡の付着を抑制して気泡の大形化を抑制し、吸引力等を強めることなく気泡の排出を容易に行う。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a recording head body having a plurality of nozzle openings for discharging ink droplets, and an ink supply that communicates with the ink cartridge and supplies ink in the ink cartridge to the recording head. Means, an ink flow path communicating with the recording head main body and the ink supply means, a filter provided between the ink flow path and the ink supply means, and heating the vicinity of the filter to suppress the adhesion of bubbles to the wall surface of the flow path. And an ink jet head characterized by comprising a heating means.
In the first aspect, the vicinity of the filter is heated by the heating means, thereby suppressing the bubble from adhering to the wall surface of the flow path to suppress the bubble from becoming large and easily discharging the bubbles without increasing the suction force or the like. To do.
そして、本発明の第2の態様は、第1の態様のインク噴射ヘッドにおいて、インク供給手段は、先端部がインクカートリッジに挿通される中空状のインク供給針であり、インク供給針の根元部がフィルタを介してインク流路に連通していることを特徴とするインク噴射ヘッドにある。
第2の態様では、インク供給針の根元部の流路壁面を加熱することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the ink ejecting head according to the first aspect, the ink supply means is a hollow ink supply needle whose tip is inserted into the ink cartridge, and a root portion of the ink supply needle. Is communicated with the ink flow path through a filter.
In the second aspect, the channel wall surface of the root portion of the ink supply needle can be heated.
また、本発明の第3の態様は、第2の態様のインク噴射ヘッドにおいて、加熱手段は、インク流路の外周に設けられ、インク流路の外壁を加熱するものであることを特徴とするインク噴射ヘッドにある。
第3の態様では、インク流路の外壁を加熱して内壁を昇温させて気泡の付着を抑制することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the ink ejecting head according to the second aspect, the heating means is provided on the outer periphery of the ink flow path and heats the outer wall of the ink flow path. Located in the ink jet head.
In the third aspect, the outer wall of the ink flow path can be heated to raise the temperature of the inner wall, thereby suppressing bubble adhesion.
また、本発明の第4の態様は、第3の態様のインク噴射ヘッドにおいて、インク流路は、インク供給針の根元部であり、加熱手段は、根元部の外壁を加熱するものであることを特徴とするインク噴射ヘッドにある。
第4の態様では、インク供給針の根元部の外壁を加熱して内壁を昇温させて気泡の付着を抑制することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink ejecting head according to the third aspect, the ink flow path is a root portion of the ink supply needle, and the heating means heats the outer wall of the root portion. An ink jet head characterized by the above.
In the fourth aspect, the outer wall of the base portion of the ink supply needle can be heated to raise the temperature of the inner wall, thereby suppressing bubble adhesion.
また、本発明の第5の態様は、第2の態様のインク噴射ヘッドにおいて、加熱手段は、インク流路内に設けられ、流路の内壁及びインクを加熱するものであることを特徴とするインク噴射ヘッドにある。
第5の態様では、流路の内壁及びインクを加熱して気泡の付着を抑制することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink ejecting head according to the second aspect, the heating means is provided in the ink flow path and heats the inner wall of the flow path and the ink. Located in the ink jet head.
In the fifth aspect, the inner wall of the flow channel and the ink can be heated to suppress the adhesion of bubbles.
本発明の第6の態様は、第1乃至第5のいずれか一つの態様のインク噴射ヘッドにおいて、加熱手段は、電気ヒータであることを特徴とするインク噴射ヘッドにある。
第6の態様では、電気ヒータにより流路を加熱することができる。
加熱源の他の態様として、電気ヒータ以外に、インク噴射ヘッドが搭載される機器の駆動アクチュエータから放熱される熱を加熱源として用いることも可能である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ink ejecting head according to any one of the first to fifth aspects, the heating unit is an electric heater.
In the sixth aspect, the flow path can be heated by the electric heater.
As another aspect of the heating source, in addition to the electric heater, heat radiated from a drive actuator of a device on which the ink ejection head is mounted can be used as the heating source.
上記目的を達成するための本発明の第7の態様は、第1乃至第6の態様のいずれかに記載のインク噴射ヘッドがキャリッジに搭載されたことを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
第7の態様では、流路壁面への気泡の付着を抑制して気泡の大形化を抑制し、吸引力等を強めることなく気泡の排出を容易に行うことができるインク噴射ヘッドを搭載したインクジェット式記録装置とすることができる。
In order to achieve the above object, a seventh aspect of the present invention is an ink jet recording apparatus characterized in that the ink jet head according to any one of the first to sixth aspects is mounted on a carriage.
In the seventh aspect, an ink ejection head that suppresses the bubble from adhering to the channel wall surface and suppresses the bubble from being enlarged, and can easily discharge the bubble without increasing the suction force is mounted. An ink jet recording apparatus can be obtained.
図1には本発明の一実施形態例に係るインク噴射ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の概略構成、図2にはインク噴射ヘッドの主要部の断面、図3にはインク噴射ヘッドの全体を表す断面、図4にはインク供給針の外観、図5にはインク供給針の断面(図3の要部詳細)を示してある。 FIG. 1 is a schematic configuration of an ink jet recording apparatus including an ink jet head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the ink jet head, and FIG. FIG. 4 shows the appearance of the ink supply needle, and FIG. 5 shows the cross section of the ink supply needle (details of the main part of FIG. 3).
インクジェット式記録装置(装置本体)1は、インクカートリッジ2が搭載されるキャリッジ3やキャリッジ3に取り付けられた記録ヘッド4等が一体化されたインク噴射ヘッド5を有している。キャリッジ3はタイミングベルト6を介してステッピングモータ7に接続され、ガイドバー8に案内されて記録紙9の紙幅方向(主走査方向)に往復移動するようになっている。キャリッジ3は上部に開放する箱型をなし、記録紙9と対面する面(下面)に記録ヘッド4のノズル面が露呈するよう取り付けられると共に、インクカートリッジ2が収容されるようになっている。
An ink jet recording apparatus (apparatus main body) 1 includes an
記録ヘッド4にはインクカートリッジ2からインクが供給され、キャリッジ3を移動させながら記録紙9の上面にインク滴を吐出させて記録紙9に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図1中の符号で、10は印刷休止中に記録ヘッド4のノズル開口を封止することによりノズルの乾燥を防止すると共に記録ヘッド4のノズル面に負圧を作用させてクリーニング動作をするキャップであり、11は記録ヘッド4のノズル面をワイピングするワイパーブレードであり、12はクリーニング動作で吸引した廃インクを貯留する廃インク貯留部であり、13は装置本体1の動作を制御する制御装置である。
Ink is supplied from the ink cartridge 2 to the recording head 4, and ink droplets are ejected onto the upper surface of the recording paper 9 while moving the carriage 3 to print images and characters on the recording paper 9 in a dot matrix. . In FIG. 1,
図2に示すように、インク噴射ヘッド5(図1参照)には制御基板15が設けられ、制御基板15を介して制御装置13(図1参照)からの動作信号を後述する圧電振動子16に入力する。制御基板15は流路ユニット17とは反対側のヘッドケース18の部位、即ち、ヘッドケース18の上面に沿った状態で配置されている。
As shown in FIG. 2, the ink ejecting head 5 (see FIG. 1) is provided with a
図2に基づいて記録ヘッド4の構造を説明する。
記録ヘッド4には先端部に流路ユニット17が配置され、流路ユニット17にはノズル形成面19aにノズル開口20が列設されたノズルプレート19が設けられている。また、ノズル開口20に連通し圧電振動子16によりインクを加圧する圧力発生室21が設けられ、圧力発生室21にはインク貯留室22からインクが供給される。
The structure of the recording head 4 will be described with reference to FIG.
A
即ち、流路ユニット17は、ノズル開口20が穿設されたノズル形成面19aを有するノズルプレート19と、圧力発生室21との共通の液体貯留室であるインク貯留室22並びにこれらを連通させるインク供給路23とに対応する空間が形成された圧力発生室形成板24と、圧力発生室21やインク貯留室22の開口を封止する封止板、即ち、振動板25とが積層されている。そして、ノズル形成面19aは平坦面とされている。流路ユニット17は接着剤を用いてヘッドケース18の先端面18aに接合されている。
That is, the
圧電振動子16は駆動信号の入力により充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸張する、所謂、縦振動モードの振動子である。圧電振動子16は、その先端が圧力発生室21の一部を形成する振動板25の島部25aに固着された状態で他端が基台26に固定されている。尚、縦振動モードの圧電振動子16をたわみ振動モードの圧電振動子に変更することも可能である。
The
ヘッドケース18にはインク貯留室22に対応する部分にヘッド流路27が形成され、ヘッド流路27を介してインクカートリッジ2(図1参照)のインクがインク貯留室22に導入される。圧電振動子16にはフレキシブル回路板28が接続され、制御基板15からの駆動信号が入力される。また、装置本体1(図1参照)の全体を動作する制御装置13(図1参照)からの動作信号を制御基板15に送るフレキシブル回路板29は、ターミナル30を介して制御基板15に接続されている。
A
記録ヘッド4では、圧電振動子16の収縮・伸張を受けて圧力発生室21が拡張・伸張し、圧力発生室21の圧力変動によりインクの吸引とインク滴の吐出とが行われる。ノズルプレート19には2列のノズル列が一対となり、複数対のものが形成されている。ノズル形成面19aを保護するヘッドカバー14が設けられ、ノズル形成面19aをワイピングする時に流路ユニット17の角部にワイパーブレード11(図1参照)が擦れて滑らかに動作しないことや流路ユニット17の角部に傷が付くことがヘッドカバー14により防止されている。
In the recording head 4, the
インクカートリッジ(図1参照)から送られてきたインクは、ヘッド流路27からインク貯留室22に流入し、その後、圧力発生室21において圧電振動子16の動作で加圧され、ノズル開口20から記録紙9(図1参照)に向かってインク滴の状態で吐出され印刷が進行する。
The ink sent from the ink cartridge (see FIG. 1) flows into the
尚、記録ヘッド4の構成としては、図示例の構成に限定されず、圧力発生室が形成された流路形成基板に弾性膜を設け、圧電素子の駆動により弾性膜を変形させてインク滴をノズルから吐出させる構成を適用することも可能である。 The configuration of the recording head 4 is not limited to the configuration in the illustrated example, and an elastic film is provided on the flow path forming substrate in which the pressure generating chamber is formed, and the elastic film is deformed by driving the piezoelectric element to drop ink droplets. It is also possible to apply a configuration for discharging from a nozzle.
図3に基づいてインク噴射ヘッド5の全体構成を説明する。
図3に示すように、キャリッジ3(図1参照)に相当するヘッドホルダ41に記録ヘッド4が結合された状態でインク噴射ヘッド5が構成されている。ヘッドホルダ41の上部には板状部材41aが配置され、板状部材41aにはインクカートリッジ2(図1参照)に進入するインク供給針31が取り付けられている。インク供給針31の内部通路はフィルタ32を介して導入流路33に連通し、導入流路33は板状部材41aの下側に設けた導入管34により形成されている。フィルタ32によりインク内の気泡や異物をトラップすることができる。
The overall configuration of the
As shown in FIG. 3, the
制御基板15にはヘッドケース18の上部の環状突起42が貫通し、ヘッド流路27と導入流路33は同軸状に配置されている。ヘッド流路27と導入流路33はパッキン部材35によりシールされた状態で接続され、パッキン部材35はエラストマー等の弾性材料で構成されている。パッキン部材35を介してヘッドケース18をヘッドホルダ41に取り付けることにより、導入管34の端面と環状突起42の端面との間でパッキン部材35は圧縮された状態となる。このような流路構造により、流体供給源であるインクカートリッジ2にインク供給針31が相対的に差し込まれると、インクが流路ユニット17に供給される。
An
図3乃至図5に示すように、インク供給針31のフィルタ32側の端部近傍は、フィルタ32に近づくほど径が漸増する半球状のフィルタ室32a(根元部)とされている。フィルタ室32aは、フィルタ32によってトラップされた気泡等を蓄積するための空間であり、所定量の気泡が蓄積されるまでの間フィルタ32を閉塞させないようにする。
As shown in FIGS. 3 to 5, the vicinity of the end of the
一方、インク供給針31のフィルタ室32aの外周には加熱手段としての電気ヒータ61が設けられ、電気ヒータ61は、例えば、制御基板15を介して所定の時期に通電されてフィルタ室32aの外壁が加熱される(例えば、50℃)。フィルタ室32aの外壁が加熱されることにより、インク供給針31の流路、特に、フィルタ室32aの内壁が昇温され、内壁に付着する気泡の体積が膨張すると同時に、周囲のインクが昇温されてインクの表面張力が低下するので、気泡が壁面から離れやすくなる。
On the other hand, an
電気ヒータ61をフィルタ室32aの外周に設けたことにより、簡単に加熱手段を備えることが可能になる。
By providing the
このように、気泡が大きくなりすぎないうちに気泡が壁面から離れ、流路壁面への気泡の付着が抑制されるのに加えて、フィルタ室32aの内壁と共にインクが昇温され、インクの粘性も低下するので、インクがフィルタを通過する時の損失抵抗も低下する。したがって、吸引力を高めなくてもインクの流速を高めることができるので、壁面から離れた気泡の排出を容易に行うことができる。
In this way, the bubbles are separated from the wall surface before the bubbles become too large and the adhesion of the bubbles to the wall surface of the flow path is suppressed. In addition, the temperature of the ink is increased together with the inner wall of the
さらに、インクの昇温によるインクの表面張力の低下によって、気泡の分裂に要する力が低下するので、気泡がフィルタを通過するのに必要な流速が低下し、気泡の排出を更に容易に行うことができる。 In addition, since the force required to break up the bubbles decreases due to a decrease in the surface tension of the ink due to the temperature rise of the ink, the flow rate required for the bubbles to pass through the filter decreases, and the bubbles can be discharged more easily. Can do.
加熱手段としての電気ヒータ61を設ける部位は、図5に点線で示したように、導入流路33の外周に設けることも可能である。また、フィルタ室32aの内壁に電気ヒータ61を設け、内壁及びインクを直接加熱することも可能である。また、ステッピングモータ7(図1参照)から放熱される熱を加熱源とした加熱手段とすることも可能である。そして、インク供給針31やヘッドホルダ41(図3参照)を構成する樹脂として、熱伝導性の高い金属樹脂を適用することも可能である。
The part where the
上述したインクジェット式記録装置1では、所定のタイミングでヘッドのクリーニング操作が行われる。このクリーニング操作としては、微量のインク、例えば、0.2〜0.3g程度のインクを吸引して、ノズル開口20の目詰まりの解消又は防止を行うクリーニング操作と、インク流路内の略全てのインク、例えば、1g程度のインクを吸引して記録ヘッド4のノズル開口20の目詰まりを解消又は防止すると共に、フィルタ32にトラップされた気泡等を外部に排出してドット抜け等の印刷不良を解消又は防止するクリーニング操作とがある。
In the ink jet recording apparatus 1 described above, a head cleaning operation is performed at a predetermined timing. As this cleaning operation, a small amount of ink, for example, about 0.2 to 0.3 g of ink is sucked to eliminate or prevent clogging of the
例えば、後者のクリーニング操作の際に、電気ヒータ61に通電を行い、フィルタ室32aの外壁を加熱する。これにより、インク供給針31の流路、特に、フィルタ室32aの内壁が昇温され、内壁に付着する気泡の体積が膨張して壁面から離れやすくされ、気泡が大きくなりすぎないうちに気泡が壁面から離れ、流路壁面への気泡の付着が抑制されて気泡の大形化が抑制される。
For example, during the latter cleaning operation, the
クリーニング操作に先立ち電気ヒータ61に通電を行い、所定の温度に加熱されたことを検出した時、もしくは、所定時間加熱を行った時に、クリーニング操作を開始することも可能である。これにより、流路壁面から気泡を確実に離した後にクリーニングを実施することができる。
Prior to the cleaning operation, the
この結果、気泡がフィルタ32を通過できる大きさの小さな気泡に維持され、吸引力等を高めることなく気泡の排出を容易に行うことができる。また、フィルタ室32aの内壁と共にインクが昇温され、インクの粘性が低下して吸引力を高めることなくインクの流速を高めることができ、大きい気泡であっても排出することが可能になる。また、小さな気泡が維持される際には低い吸引力で気泡を排出することができる。
As a result, the bubbles are maintained as small bubbles that can pass through the
従って、気泡の大形化を抑制して気泡の排出を容易に行うことができるインク噴射ヘッド及びインクジェット式記録装置とすることができる。 Therefore, it is possible to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus that can suppress the enlargement of the bubbles and easily discharge the bubbles.
本発明は、インクジェット式記録ヘッドに用いられ、インク内の異物及び気泡等を除去するためのフィルタを備えたインク噴射ヘッド及びインクジェット式記録装置の技術分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in an ink jet recording head and can be used in the technical field of an ink jet head and an ink jet recording apparatus provided with a filter for removing foreign matters, bubbles, and the like in ink.
1 インクジェット式記録装置、 4 記録ヘッド、 5 インク噴射ヘッド、 16 圧電振動子、 17 流路ユニット、 19 ノズルプレート、 20 ノズル開口、 23 インク供給路、 31 インク供給針、 32 フィルタ、 61電気ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet recording device, 4 Recording head, 5 Ink jet head, 16 Piezoelectric vibrator, 17 Flow path unit, 19 Nozzle plate, 20 Nozzle opening, 23 Ink supply path, 31 Ink supply needle, 32 Filter, 61 Electric heater
Claims (7)
インクカートリッジに連通しインクカートリッジ内のインクを記録ヘッドに供給するインク供給手段と、
記録ヘッド本体及びインク供給手段を連通するインク流路と、
インク流路とインク供給手段との間に設けられるフィルタと、
フィルタ近傍を加熱して流路壁面への気泡の付着を抑制する加熱手段と
を備えたことを特徴とするインク噴射ヘッド。 A recording head main body having a plurality of nozzle openings for discharging ink droplets;
Ink supply means for communicating with the ink cartridge and supplying ink in the ink cartridge to the recording head;
An ink flow path communicating with the recording head main body and the ink supply means;
A filter provided between the ink flow path and the ink supply means;
An ink ejecting head comprising: heating means for heating the vicinity of the filter and suppressing the adhesion of bubbles to the wall surface of the flow path.
インク供給手段は、先端部がインクカートリッジに挿通される中空状のインク供給針であり、インク供給針の根元部がフィルタを介してインク流路に連通していることを特徴とするインク噴射ヘッド。 The ink jet head according to claim 1,
The ink supply means is a hollow ink supply needle whose tip is inserted into the ink cartridge, and the base of the ink supply needle communicates with the ink flow path through a filter. .
加熱手段は、インク流路の外周に設けられ、インク流路の外壁を加熱するものであることを特徴とするインク噴射ヘッド。 The ink jet head according to claim 2, wherein
An ink ejecting head, wherein the heating means is provided on an outer periphery of the ink flow path and heats an outer wall of the ink flow path.
インク流路は、インク供給針の根元部であり、加熱手段は、根元部の外壁を加熱するものであることを特徴とするインク噴射ヘッド。 The ink ejecting head according to claim 3.
An ink ejection head, wherein the ink flow path is a base portion of the ink supply needle, and the heating unit heats an outer wall of the base portion.
加熱手段は、インク流路内に設けられ、流路の内壁及びインクを加熱するものであることを特徴とするインク噴射ヘッド。 The ink jet head according to claim 2, wherein
An ink ejecting head, wherein the heating means is provided in the ink flow path and heats the inner wall of the flow path and the ink.
加熱手段は、電気ヒータであることを特徴とするインク噴射ヘッド。 The ink jet head according to any one of claims 1 to 5,
An ink jet head characterized in that the heating means is an electric heater.
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