JP2007125776A - インク噴射ヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】インク供給針３１のインクカートリッジへの連通部に円錐状のフィルタ３２を設け、インク供給針３１の入口側に発生した気泡をフィルタの先端部で破壊して小形化し、インク流路３１ａ内の気泡の大型化を抑制する。
【選択図】図５

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。

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。

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。

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。

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。

特開平１１−１０９０４号公報

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。

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中空状のインク供給路を有するインク供給針と、インク供給針のインクカートリッジへの連通部に設けられるフィルタと、記録ヘッド本体及びインク供給針を連通するインク流路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、インク供給針の入口側で異物の除去等が行え、気泡がインク供給路に送られることが抑制されてインク供給路内での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。

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、フィルタは先端に向かい径が漸減する円錐形状とされ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、フィルタが円錐形状とされているので、インク供給針の入口側に発生した気泡はフィルタの先端部で壊れて小形化されると共に、フィルタの表面積を広く取ることができる。

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様のインク噴射ヘッドにおいて、供給針の先端から根元部までのインク供給路は略同じ径にされていることを特徴とするインク噴射ヘッドにある。

本発明の第４の態様は、第１乃至第３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４の態様では、気泡がインク供給路に送られることが抑制されてインク供給路内での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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図３乃至図５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、図４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。

図３乃至図５に示すように、インク供給針３１には中空状のインク流路３１ａが形成され、インク供給針３１の先端（インク流路３１ａの入口部）には円錐状のフィルタ３２が設けられている。フィルタ３２によりインク流路３１ａに送られるインク内の異物が除去されると共に、円錐先端により気泡が壊されて気泡が小形化される。フィルタ３２は円錐状とされているので、小径のインク流路３１ａの先端に設けた場合でもフィルタ面積を十分に確保することができる。

尚、フィルタ３２の形状を円錐状にすることで、気泡が壊されてフィルタ３２を閉塞することがないが、フィルタの形状は円錐状に限らず、場合によっては平面状のフィルタとして異物の除去と気泡の流入の規制を行うことも可能である。インク流路３１ａの入口側で気泡の流入が規制されることで、フィルタの入口の気泡の処理を別途行う必要はあるが、インク流路３１ａの根元部に気泡が留まって流路を閉塞することがなくなる。

インク供給針３１のインク流路３１ａの根元部は導入流路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。インク供給針３１のインク流路３１ａは先端から根元部までのインク供給路は略同じ径にされている。

フィルタ３２によりインク流路３１ａに送られるインク内の異物が除去されると共に、円錐先端により気泡が壊されて気泡が小形化されるため、インクの流路が気泡により閉塞される虞がなく、気泡等を蓄積するための空間を設ける必要がない。このため、インク供給針３１のインク流路３１ａを先端から根元部まで略同じ径にしてもインクの流通が阻害されず、根元部のスペースを広く取ることができ、インク供給針３１や周辺部位の設計の自由度を増すことができる。

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。

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。

クリーニング操作の際にインクが吸引された場合、フィルタ３２の円錐先端により気泡が壊されて気泡が小形化されるので、インクの流路が閉塞される虞がない。このため、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。

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。

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。

一実施形態例に係るインクジェット式記録装置の概略構成図である。 インク噴射ヘッドの主要部の断面図である。 インク噴射ヘッドの全体を表す断面図である。 インク供給針の外観図である。 インク供給針の断面図である。

符号の説明

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、 ３１ａ インク流路 ３２ フィルタ

Claims (4)

1. 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中空状のインク供給路を有するインク供給針と、
   インク供給針のインクカートリッジへの連通部に設けられるフィルタと、
   記録ヘッド本体及びインク供給針を連通するインク流路と
   を備えたことを特徴とするインク噴射ヘッド。
2. 請求項１に記載のインク噴射ヘッドにおいて、
   フィルタは先端に向かい径が漸減する円錐形状とされている
   ことを特徴とするインク噴射ヘッド。
3. 請求項１または請求項２に記載のインク噴射ヘッドにおいて、
   供給針の先端から根元部までのインク供給路は略同じ径にされている
   ことを特徴とするインク噴射ヘッド。
4. 請求項１乃至請求項３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。
   

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