JP2009090617A - Liquid jetting head and its bubble discharging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに係り、特に、圧力変動によってノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッド、及び、その気泡排出方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and more particularly to a liquid ejecting head that ejects liquid droplets from a nozzle opening due to pressure fluctuation, and a method for discharging bubbles.
圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置(以下、単にプリンタという)等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro
Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。
Examples of the liquid ejecting head that ejects liquid droplets from the nozzle openings by causing pressure fluctuation in the liquid in the pressure generating chamber include, for example, an ink jet type used in an image recording apparatus such as an ink jet recording apparatus (hereinafter simply referred to as a printer). A recording material (hereinafter simply referred to as a recording head), a color material ejection head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL (Electro
There are electrode material ejecting heads used for forming electrodes such as Luminescence displays and FEDs (surface emitting displays), and bioorganic matter ejecting heads used for manufacturing biochips (biochemical elements).
例えば、上記の記録ヘッドでは、液体状のインクを封入したインクカートリッジ(以下、単にカートリッジという)に、先端が鋭角なインク導入針を挿入することで、このインク導入針の先端に開設された導入孔を通じてカートリッジ内のインクを記録ヘッドの圧力発生室に導入している。 For example, in the recording head described above, an ink introduction needle opened at the tip of the ink introduction needle is inserted into an ink cartridge (hereinafter simply referred to as a cartridge) in which liquid ink is sealed. The ink in the cartridge is introduced into the pressure generation chamber of the recording head through the hole.
上記構成の記録ヘッドでは、インク導入針から記録ヘッドのノズル開口までに至るインク流路がインクで満たされている状態が理想的であるが、記録ヘッド内へのインクの充填(初期充填)やインクカートリッジの交換等でインク流路内に気泡が入りこむことがある。また、例えば、外部の空気が、インク導入針を形成している樹脂製の壁を透過してインク流路内に混入することもある。このため、気泡の混入を完全に阻止することは困難である。インク流路内に入り込んだ気泡は、次第に成長して大きくなり、過度に成長した気泡の一部がインクの流れによって圧力発生室側に移動すると、吐出動作時の圧力変動を気泡が吸収することによる圧力損失や、気泡が流路を塞ぐことによるインクの供給不足等の不具合を招く虞がある。 In the recording head having the above-described configuration, it is ideal that the ink flow path from the ink introduction needle to the nozzle opening of the recording head is filled with ink. However, ink filling (initial filling) in the recording head or Bubbles may enter the ink flow path when the ink cartridge is replaced. Further, for example, external air may pass through the resin wall forming the ink introduction needle and enter the ink flow path. For this reason, it is difficult to completely prevent the mixing of bubbles. Bubbles that enter the ink flow path gradually grow and become large, and if some of the excessively grown bubbles move to the pressure generation chamber side due to the flow of ink, the bubbles absorb the pressure fluctuation during the discharge operation. May cause problems such as pressure loss due to ink and insufficient supply of ink due to air bubbles blocking the flow path.
このような気泡による不具合を防止するため、インク供給流路の流路幅を増大させるとともにフィルタを配置したフィルタ室の側壁に弾性体を備え、ノズル開口からインクや気泡を強制的に排出するクリーニング動作時にフィルタ室内が減圧すると、弾性体が内側に変形することで流路を縮小させ、これにより気泡を排出させ易くしている記録ヘッドが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、インクの流下勢によって流下方向に移動して気泡を押し出す押動部材をフィルタ室内に備えた記録ヘッドが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to prevent such problems due to air bubbles, the width of the ink supply passage is increased, and an elastic body is provided on the side wall of the filter chamber in which the filter is disposed, and the ink and air bubbles are forcibly discharged from the nozzle openings. When the pressure in the filter chamber is reduced during operation, a recording head has been proposed in which the elastic body is deformed inward to reduce the flow path, thereby facilitating the discharge of bubbles (see, for example, Patent Document 1). In addition, a recording head has been proposed that includes a pushing member that moves in the downflow direction by ink flow down and pushes out bubbles (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、何れの構成の記録ヘッドも、クリーニング動作のときに、通常の印字のときよりも流速を速めることで、インクの流下勢によって、フィルタに捕捉された気泡を強制的に排出していた。そのため、クリーニング動作の回数によっては、インクを過度に消耗させてしまう虞があった。 However, the recording head of any configuration forcibly discharges air bubbles trapped by the filter due to the downward flow of ink by increasing the flow speed during the cleaning operation as compared with that during normal printing. Therefore, depending on the number of cleaning operations, the ink may be consumed excessively.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング動作による液体の消費量を抑制することが可能な液体噴射ヘッド、及び、その気泡排出方法を提供することにある。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid jet head capable of suppressing the amount of liquid consumed by a cleaning operation, and a method for discharging bubbles thereof. is there.
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体をフィルタが配置された液体流入部を通じて圧力発生室に導入し、圧力変動によりノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッドであって、
前記液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を高める気泡量調整機構を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid ejecting head of the present invention is a liquid ejecting head that introduces liquid into a pressure generating chamber through a liquid inflow portion in which a filter is disposed, and ejects liquid droplets from a nozzle opening due to pressure fluctuation. ,
It has a bubble amount adjusting mechanism for increasing the bubble occupancy ratio with respect to the channel volume on the upstream side of the filter of the liquid inflow portion.
上記構成によれば、前記液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を高める気泡量調整機構を有するので、膨大した気泡により液体流入部内の空間が減少して、狭くなった流路内を流下する液体の流速が必然的に速くなる。そのため、液体の流下勢によって気泡をフィルタから通過させ易くなり、気泡の排出性を向上させることができる。これにより、クリーニング動作の際の液体の流速を抑えることができ、クリーニング動作による液体の消費量を抑制することができる。さらに、液体の流下速度を抑えられるので、メニスカス(液体のノズル開口側の液面)を揃えることができ、これにより液体の吐出性能の安定性を保つことができる。 According to the above configuration, since it has the bubble amount adjustment mechanism that increases the occupancy rate of the bubbles with respect to the flow path volume on the upstream side of the filter of the liquid inflow portion, the space in the liquid inflow portion is reduced and narrowed by the enormous amount of bubbles. The flow rate of the liquid flowing down in the flow path is inevitably increased. Therefore, it becomes easy for the bubbles to pass through the filter due to the downward flow of the liquid, and the discharge of the bubbles can be improved. As a result, the flow rate of the liquid during the cleaning operation can be suppressed, and the amount of liquid consumed by the cleaning operation can be suppressed. Furthermore, since the liquid flow-down speed can be suppressed, the meniscus (the liquid level on the liquid nozzle opening side) can be made uniform, whereby the stability of the liquid ejection performance can be maintained.
上記構成において、前記気泡量調整機構が、前記液体流入部のフィルタよりも上流側の気泡の体積を限界気泡量とすることが望ましい。
なお、限界気泡量とは、流体が流動する環境下において、その空間内の容積に対して気泡が占有できる限界の気泡の体積を示す。
In the above configuration, it is desirable that the bubble amount adjusting mechanism sets a volume of bubbles upstream of the filter of the liquid inflow portion as a limit bubble amount.
The limit bubble amount indicates the volume of the limit bubble that the bubble can occupy with respect to the volume in the space in an environment where the fluid flows.
上記構成によれば、液体流入部のフィルタよりも上流側の気泡の体積を限界気泡量とするので、液体流入部のフィルタよりも上流側に新たな気泡が浸入した際に、フィルタの上流側の気泡をフィルタから排出させ易くなる。そのため、クリーニング動作による液体の消費量を抑制することができる。 According to the above configuration, since the volume of bubbles upstream of the filter at the liquid inflow portion is set as the limit bubble amount, when a new bubble enters the upstream side of the filter at the liquid inflow portion, the upstream side of the filter It becomes easy to discharge the bubbles from the filter. Therefore, the amount of liquid consumption due to the cleaning operation can be suppressed.
上記構成において、前記気泡量調整機構が、前記液体流入部のフィルタよりも上流側に空気を充填することが望ましい。 The said structure WHEREIN: It is desirable for the said bubble quantity adjustment mechanism to fill air upstream from the filter of the said liquid inflow part.
上記構成によれば、液体流入部のフィルタよりも上流側に空気を充填するので、充填された空気が液体流入部内で気泡となり、既存の気泡と合体することで、液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を容易に高めることができる。 According to the above configuration, air is filled upstream of the liquid inflow portion filter, so that the filled air becomes bubbles in the liquid inflow portion, and merges with existing bubbles, thereby making the air in the liquid inflow portion more than the filter in the liquid inflow portion. It is possible to easily increase the occupancy rate of bubbles with respect to the flow path volume on the upstream side.
上記構成において、前記フィルタを前記液体流入部の内径が拡径した拡径部内に配置し、
該拡径部に前記気泡量調整機構を接続することが望ましい。
In the above configuration, the filter is disposed in an enlarged diameter part in which an inner diameter of the liquid inflow part is enlarged,
It is desirable to connect the bubble amount adjusting mechanism to the enlarged diameter portion.
上記構成によれば、拡径部に気泡量調整機構を配置するので、拡径部内の気泡の占有率を高めることができ、拡径部よりも上流側の流路の壁面に不要な気泡が付着することを防止できる。これにより、フィルタの下流側への液体の供給量不足を防止することが可能となる。 According to the above configuration, since the bubble amount adjusting mechanism is arranged in the enlarged diameter portion, the occupancy rate of the bubbles in the enlarged diameter portion can be increased, and unnecessary bubbles are formed on the wall surface of the flow channel upstream of the enlarged diameter portion. It can prevent adhesion. As a result, it is possible to prevent a shortage of liquid supply to the downstream side of the filter.
また、本発明の液体噴射ヘッドの気泡排出方法は、液体をフィルタが配置された液体流入部を通じて圧力発生室に導入し、圧力変動によりノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッドの気泡排出方法であって、
前記液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を高めるように該液体流入部内の気泡の体積を調整することを特徴とする。
Also, the bubble ejection method for a liquid ejecting head according to the present invention introduces a liquid into a pressure generating chamber through a liquid inflow portion in which a filter is disposed, and ejects liquid droplets from a nozzle opening due to pressure fluctuations. Because
The volume of the bubble in the liquid inflow portion is adjusted so as to increase the occupancy ratio of the bubble with respect to the channel volume on the upstream side of the filter of the liquid inflow portion.
上記構成によれば、前記液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を高めるように該液体流入部内の気泡の体積を調整するので、膨大した気泡により液体流路内を流下する液体の流速を速めることができる。このため、気泡の排出性を高めることができ、クリーニング動作による液体の消費量を抑制することができる。 According to the above configuration, the volume of the bubbles in the liquid inflow portion is adjusted so as to increase the occupancy ratio of the bubbles with respect to the channel volume on the upstream side of the filter in the liquid inflow portion. The flow rate of the liquid flowing down the can be increased. For this reason, it is possible to improve the discharge of bubbles, and it is possible to suppress the amount of liquid consumed by the cleaning operation.
上記構成において、前記液体流入部のフィルタよりも上流側の気泡の体積を限界気泡量とすることを特徴とする。 In the above configuration, the volume of bubbles upstream from the filter of the liquid inflow portion is a critical bubble amount.
上記構成によれば、液体流入部のフィルタよりも上流側の気泡の体積を限界気泡量とするので、液体流入部のフィルタよりも上流側に新たな気泡が浸入したとしても、限界気泡量を超えた分の気泡を液体の流下勢によって容易にフィルタから排出させることができる。 According to the above configuration, since the volume of bubbles upstream of the filter at the liquid inflow portion is set as the limit bubble amount, even if new bubbles enter the upstream side of the filter at the liquid inflow portion, the limit bubble amount is reduced. The excess bubbles can be easily discharged from the filter by the downward flow of the liquid.
上記構成において、前記液体流入部のフィルタよりも上流側に空気を充填することを特徴とする。 In the above configuration, air is filled upstream of the filter of the liquid inflow portion.
上記構成によれば、液体流入部のフィルタよりも上流側に空気を充填するので、充填した空気が気泡になることによって液体流入部内の流路容積に対する気泡の占有率を容易に高めることができる。 According to the above configuration, air is filled upstream from the filter of the liquid inflow portion, so that the filled air becomes bubbles, so that the occupancy rate of bubbles relative to the channel volume in the liquid inflow portion can be easily increased. .
上記構成において、前記フィルタを前記液体流入部の内径が拡径した拡径部内に配置し、
該拡径部内の気泡の量を調整することを特徴とする。
In the above configuration, the filter is disposed in an enlarged diameter part in which an inner diameter of the liquid inflow part is enlarged,
The amount of bubbles in the enlarged diameter portion is adjusted.
上記構成によれば、拡径部内の気泡の量を調整するので、拡径部よりも上流側で気泡が残留することを防止することができる。 According to the above configuration, since the amount of bubbles in the enlarged diameter portion is adjusted, it is possible to prevent bubbles from remaining on the upstream side of the enlarged diameter portion.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面等を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッド(以下、「記録ヘッド」という)を例に挙げて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In this embodiment, an ink jet recording head (hereinafter referred to as “recording head”) will be described as an example of the liquid ejecting head.
図1はインクジェット式記録装置の斜視図である。まず、記録ヘッドを搭載するインクジェット式記録装置(以下、プリンタという)の概略構成について、図1を参照して説明する。例示したプリンタ1は、記録紙等の記録媒体(着弾対象物)2の表面へ液体状のインクを吐出して画像等の記録を行う装置である。このプリンタ1は、インクを吐出(噴出)する記録ヘッド3(本発明における液体噴射ヘッドの一種に相当)と、この記録ヘッド3が取り付けられるキャリッジ4と、キャリッジ4を主走査方向(図1に符号Xで示す)に移動させるキャリッジ移動機構5と、記録媒体2を副走査方向(主走査方向に直交する方向。図1に符号Yで示す)に移送するプラテンローラ6等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、インクカートリッジ7に貯留されている。このインクカートリッジ7は、記録ヘッド3に対して着脱可能に装着される。
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus. First, a schematic configuration of an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a printer) equipped with a recording head will be described with reference to FIG. The illustrated
上記のキャリッジ移動機構5はタイミングベルト8を備えている。そして、このタイミングベルト8はDCモータ等のパルスモータ9により駆動される。従って、パルスモータ9が作動すると、キャリッジ4は、プリンタ1に架設されたガイドロッド10に案内されて、主走査方向X(記録紙2の幅方向)に往復移動する。
The
プリンタ1の非記録領域であるホームポジションには、キャッピング機構12が配設されている。キャッピング機構12は、記録ヘッド3の後述するノズルプレート25に当接し得るトレイ状のキャップ部材11を有する。このキャッピング機構12では、キャップ部材11内の空間が封止空部として機能し、この封止空部内に記録ヘッド3のノズル開口26(図2参照)を臨ませた状態でノズルプレート25に密着可能に構成されている。また、このキャッピング機構12には、ポンプユニット13が接続されており、このポンプユニット13の作動によって封止空部内を負圧化することができる。そして、ノズルプレート25への密着状態でポンプユニット13を作動し、封止空部(密閉空間)内を負圧化すると、ノズル開口26から記録ヘッド3内のインクや気泡が吸引されてキャップ部材11の封止空部内に排出されるようになっている。つまり、このキャッピング機構12は、記録ヘッド3内のインクや気泡を強制的に吸引排出する動作(以下、クリーニング動作という)を行う構成になっている。このクリーニング動作の詳細については後述する。
A
次に、記録ヘッド3の構成について説明する。ここで、図2はキャリッジ4に取り付けられる記録ヘッド3の分解斜視図、図3は記録ヘッド3の平面図、図4は記録ヘッド3の断面図である。例示した記録ヘッド3は、カートリッジ基台15(以下、「基台」という)と、ヘッドケース16と、流路ユニット17と、振動子ユニット22等から概略構成されている。
Next, the configuration of the
基台15は、例えば合成樹脂によって成型されており、図3に示すように、その上面には複数の区画14(液体貯留部材装着部)が設けられている。各区画14には、フィルタ18を介在させた状態でインク導入針19がそれぞれ取り付けられている。そして、これらの区画14にはインクカートリッジ7が装着されるようになっている。即ち、インクカートリッジ7はこの基台15上に位置付けられた状態で装着される。なお、インク導入針19の詳細については後述する。
The
上記区画14とは反対側となる基台15の他面には、図2に示すように、回路基板20が取り付けられる。この回路基板20は、例えば後述する圧電振動子29(図5参照)への駆動信号の供給を制御するためのドライブ回路や、プリンタ本体側との接続のためのコネクタ、インク供給用の貫通孔等を備えている。そして、この回路基板20は、パッキンとして機能するシート部材21を介して基台15に取り付けられている。
As shown in FIG. 2, a circuit board 20 is attached to the other surface of the base 15 opposite to the
ヘッドケース16は、基台15に固定されるものであり、後述する圧電振動子29を有する振動子ユニット22を収容するためのケーシングである。このため、ヘッドケース16には、振動子ユニット22を収容可能な収容空部32(図5参照)が形成されている。そして、振動子ユニット22は、この収容空部32内に挿入され、接着等によって固定されている。そして、ヘッドケース16の基台15の取付面とは反対側の先端面には、流路ユニット17が接着剤等により固定されている。
The
流路ユニット17は、弾性板(振動板)23、流路形成基板24、及びノズルプレート25を積層した状態で接着剤等で接合して一体化することにより作製されている。
The
ノズルプレート25は、例えばステンレス製の薄板から作製された部材であり、このノズルプレート25には、プリンタ1のドット形成密度に対応したピッチで微細なノズル開口26が列状に形成されている。
The
ヘッドケース16の先端部には、さらにノズルプレート25の外側からその周縁部を包囲するようにヘッドカバー27が取り付けられる。このヘッドカバー27は、例えば金属製の薄板部材によって作製されている。このヘッドカバー27は、流路ユニット17やヘッドケース16の先端部を保護すると共に、ノズルプレート25の帯電を防止する機能を有する。
A head cover 27 is attached to the front end portion of the
図5は、記録ヘッド3の要部断面図である。上記の振動子ユニット22は、圧力発生手段としての圧電振動子群30と、この圧電振動子群30が接合される固定板31と、圧電振動子群30に回路基板20からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル(図示せず)等から構成される。本実施形態の圧電振動子群30は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子29を備える。各圧電振動子29は、固定端部が固定板31上に接合され、自由端部が固定板31の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子29は、所謂片持ち梁の状態で固定板31上に取り付けられている。また、各圧電振動子29を支持する固定板31は、例えば厚さ1mm程度のステンレス鋼によって構成されている。なお、圧力発生手段としては、上記圧電振動子以外にも、静電アクチュエータ、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the
ヘッドケース16の内部には、上記の振動子ユニット22を収納可能な収納空部32を、ヘッドケース16の高さ方向を貫通させた状態で形成している。そして、固定板31の背面を、収納空部32を区画するケース内壁面に接着することで、振動子ユニット22は収納空部32内に収納・固定されている。
Inside the
流路形成基板24は、共通インク室33となる空部、インク供給口34となる溝部、及び、圧力発生室35となる空部を隔壁で区画した状態で各ノズル開口26に対応させて複数並べて形成した板状の部材である。この流路形成基板24は、例えば、シリコンウェハーをエッチング処理することによって作製される。上記の各圧力発生室35は、ノズル開口26の列設方向(ノズル列方向)に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室33は、ヘッドケース16の高さ方向を貫通して形成されたインク連通路37を介してインク導入針19の後述するインク導入路42(図6参照)と連通し、インクカートリッジ7に貯留されたインクが導入される室である。そして、この共通インク室33に導入されたインクは、インク供給口34を通じて各圧力発生室35に供給される。
A plurality of flow
弾性板23は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この弾性板23の圧力発生室35に対応する部分には、圧電振動子29の自由端部の先端を接合するための島部36が形成されており、この部分がダイヤフラム部として機能する。また、弾性板23は、共通インク室33となる空部の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部としても機能する。このコンプライアンス部として機能する部分については弾性フィルムだけにしている。
The
この記録ヘッド3は、圧電振動子29を素子長手方向に伸縮させると、島部36が圧力発生室35に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室35の容積が変化し、圧力発生室35内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル開口26からインク滴(液滴の一種)が吐出(噴射)される。
In the
次に、インクカートリッジ7に挿入されるインク導入針19の構成について説明する。図6は、インク導入針19の針長手方向の断面図である。このインク導入針19は、内部空間をインク導入路42(本発明における液体流入部に相当)とした中空針であり、先細り形状に形成された円錐形状の尖端部43と、この尖端部43の下流側に連続して形成された円筒状のストレート部44と、このストレート部44の下流側に連続して形成されると共に、その内径がストレート部44の内径よりも拡径したスカート部45とにより構成されている。本実施形態において、尖端部43には、導入針の外側(外部空間)とインク導入路42とを連通するインク導入孔46が開設されている。スカート部45(本発明における拡径部に相当)は、上流側(ストレート部44側)から下流側(針根本側)に向けて次第に拡径するテーパー形状に作製されている。スカート部45内には前述したフィルタ18が配置されている。また、本実施形態のインク導入針19には、インク導入路42内の流路容積に対する気泡の占有率を高める後述する気泡量調整機構50が接続されている。なお、この気泡量調整機構50の詳細については後述する。
Next, the configuration of the
このインク導入針19は、フィルタ18を介在させた状態で、例えば超音波溶着によって基台15に取り付けられる。これにより、インク導入針19のインク導入路42とヘッドケース16側のインク連通路37とが連通する。
The
上記インクカートリッジ7を基台15に装着すると、インク導入針19がインクカートリッジ7の挿入部7´(図7参照)に設けられた針挿入口内に挿入され、インクカートリッジ7の内部空間(インク貯留部)とインク導入針19内のインク導入路42とがインク導入孔46を介して連通する。そして、インクカートリッジ7に貯留されたインクは、インク導入孔46を通じてインク導入路42内に導入され、インク連通路37を通じて記録ヘッド3側の共通インク室33に供給されるようになっている。
When the
ところで、上記したようにインクカートリッジ7の内部空間は脱気状態となっているため、インク導入針19の先端が針挿入口内に設けられている弁(図示せず)を押し上げたときに、インクカートリッジ7とインク導入針19の境界部分に空気が入り込んでしまう。そして、記録ヘッド3内へのインクの充填時に、この空気が気泡(図9中に符号Bで示す)としてインクと共にインク導入路42内に導入されることがある。また、例えば、インク導入針19の外部の空気が、インク導入針19を形成している樹脂製の壁を透過してインク流路内に混入することもある。そして、インク導入路42内では、時間の経過と共に気泡B同士が徐々に結合してより大きな気泡に成長する。大きく成長した気泡Bはインク導入路42やフィルタ18を閉塞する虞があり、これにより、インク滴が吐出されない等の不具合が生じることがある。そのため、プリンタ1では、一定期間の経過毎にキャッピング機構12を用いてクリーニング動作を行い、大きく成長した気泡Bを排出するようにしている。
By the way, as described above, since the internal space of the
通常のクリーニング動作では、前述したように、キャップ部材11をノズルプレート25に密着させた状態でポンプユニット13を作動させて通常でのインク吐出時(記録動作時)の数倍の流速のインク流(インクと気泡との両方を含んだ流体)を記録ヘッド3内に生じさせ、インク導入路42内の気泡をこのインク流に乗せることで記録ヘッド3外に排出する。このときのポンプユニット13の吸引条件(吸引力,吸引時間)は、気泡Bの排出性を考慮した条件に設定される。
In the normal cleaning operation, as described above, the
しかしながら、このクリーニング動作で消費されるインクを可及的に低減する観点から、本発明を適用した記録ヘッド3では、インク導入路42のフィルタ18よりも上流側における流路容積に対する気泡Bの占有率を高めることにより、インク流の流速を通常の記録動作(噴射動作)時の速度よりも僅かながら速める(例えば1.2倍)程度に抑えた状態で、フィルタ18の上流側の気泡を排出するようにしている。以下、この点について説明する。
However, from the viewpoint of reducing the ink consumed in this cleaning operation as much as possible, in the
図7は、本実施形態における気泡量調整機構50を示す説明図である。本実施形態の気泡量調整機構50は、インク導入針19のストレート部44に接続している。気泡量調整機構50は、管51と、管51に取り付けられた開閉バルブ52と、を備えている。
FIG. 7 is an explanatory view showing the bubble amount adjusting mechanism 50 in the present embodiment. The bubble amount adjustment mechanism 50 of the present embodiment is connected to the
管51は、一方の開口が、インク導入針19、即ち記録ヘッド3の外側(大気)に開放しており、他方の開口はインク導入針19内のインク導入路42と連通している。開閉バルブ52は、管51の途中に取り付けられ、閉状態になると、管51の一方と他方の開口間の連通を遮蔽し、開状態になると、インク導入路42とインク導入針19の外側とを連通させて大気開放する。
One opening of the
このように構成された気泡量調整機構50は、開閉バルブ52を閉状態から開状態とすると、インク導入路42が大気よりも負圧となっているために、インク導入針19の外側から管51内を通してインク導入路42に空気が充填される。なお、インクカートリッジ7がオフキャリッジタイプのときには、図13に示すように、インクカートリッジ7からインク導入針19に至る流路が本発明における液体流入部となり、インク導入針19とインクカートリッジ7との間の流路に気泡量調整機構50を接続することができる。即ち、本発明の気泡量調整機構50は、インク導入路42に空気を充填することができれば、どこに接続されていても良い。
When the opening / closing valve 52 is changed from the closed state to the open state, the bubble amount adjusting mechanism 50 configured in this way has a negative pressure from the outside of the
前述した気泡量調整機構50が、インク導入路42に空気を充填すると、インク導入路42に浸入した空気が気泡Bとなることで、インク導入路42内は、インク導入路42の容積に対して気泡Bの体積が増える。即ち、気泡量調整機構50は、インク導入路42内の流路容積に対する気泡Bの占有率を高める。
When the above-described bubble amount adjusting mechanism 50 fills the
図8は、気泡体積と流速との関係を示した説明図である。前述したようにインク導入路42内における気泡Bが増えると、図8に示すように、気泡体積が限界気泡量(符号Vmaxで示す)となる。なお、限界気泡量Vmaxとは、流体(インク流)が流動する環境下において、その空間内の容積に対して気泡が占有できる限界の気泡の体積を示す。また、図8中のクリーニング流速(符号aで示す)は、従来の記録ヘッドにおけるクリーニング動作の際のインクの流速であり、印字流速(符号bで示す)の略3倍の流速となっている。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the bubble volume and the flow velocity. As described above, when the number of bubbles B in the
このように、本発明の記録ヘッド3では、インク導入路42内における気泡Bの体積を限界気泡量Vmaxとすることで、印字流速bよりも僅かに速い(1.2倍程度)流速で気泡Bを排出させることができる。
Thus, the
次に、本実施形態のクリーニング動作について説明する。
図9は、インク導入針内に気泡が浸入した状態を示す説明図である。図10は、図9の状態から新たな気泡が浸入してきた状態を示す説明図である。図11は、図10の状態から気泡同士が結合した状態を示す説明図である。図12は、図11の状態からクリーニング動作を行った状態を示す説明図である。
Next, the cleaning operation of this embodiment will be described.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which bubbles have entered the ink introduction needle. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which new bubbles have entered from the state of FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which bubbles are combined from the state of FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state in which the cleaning operation is performed from the state of FIG.
まず、図9に示すように、インク導入針19内に気泡B1が滞在した状態から、気泡量調整機構50の開閉バルブ52を閉状態から開状態とすると、インク導入針19、即ち記録ヘッド3の外側(大気)から管51内を通してインク導入路42に空気が充填されて、図10に示すように、インク導入路42内に気泡B2が浸入する。そして、図11に示すように、気泡B1と気泡B2とが結合することで、成長した気泡B3となり、インク導入路42内の空間が減少して、狭くなった流路内を流下するインクの流速が必然的に速くなる。この際に、気泡B3がインク導入路42に対する占有率を高めることとなり、インク導入路42内が限界気泡量Vmaxとなる。
First, as shown in FIG. 9, when the opening / closing valve 52 of the bubble amount adjusting mechanism 50 is changed from the closed state to the open state from the state where the bubble B1 stays in the
この状態からインクの流速を印字流速の1.2倍程度にしたクリーニング動作を行うと、図12に示すように、気泡B3のうち一部の気泡B4のみがインク導入路42内に残る場合があるが、気泡B3をフィルタ18から通過させて、排出させることができる。なお、気泡B4は気泡B1よりも体積が小さくなっている。
If a cleaning operation is performed in which the ink flow rate is about 1.2 times the printing flow rate, only some of the bubbles B3 may remain in the
このように、上記記録ヘッド3では、インク導入路42内における流路容積に対する気泡Bの占有率を高める気泡量調整機構50を有するので、膨大した気泡Bによりインク導入路42内の空間が減少して、狭くなった流路内を流下するインクの流速が必然的に速くなる。そのため、インクの流下勢によって気泡Bをフィルタ18から通過させ易くなり、気泡Bの排出性を向上させることができる。これにより、クリーニング動作の際のインクの流速を抑えることができ、クリーニング動作によるインクの消費量を抑制することができる。さらに、インクの流下速度を抑えられるので、メニスカス(液体のノズル開口側の液面)を揃えることができ、これによりインクの吐出性能の安定性を保つことができる。
As described above, the
また、インク導入路42内の気泡Bの体積を限界気泡量Vmaxとするので、インク導入路42内に新たな気泡B2(B)が浸入した際に、フィルタ18の上流側の気泡B3(B)をフィルタ18から排出させ易くなる。そのため、クリーニング動作によるインクの消費量を抑制することができる。
Further, since the volume of the bubble B in
また、インク導入路42内に空気を充填するので、充填された空気がインク導入路42内で気泡B2(B)となり、既存の気泡B1(B)と合体することで、インク導入路42内における流路容積に対する気泡Bの占有率を容易に高めることができる。
Further, since the
また、インク導入針19に気泡量調整機構50を配置するので、インク導入針19内の気泡Bの占有率を高めることができ、インク導入針19よりも上流側の流路の壁面に不要な気泡が付着することを防止できる。これにより、フィルタ18の下流側へのインクの供給量不足を防止することが可能となる。
Further, since the bubble amount adjusting mechanism 50 is arranged in the
以上は、液体噴射装置の一種であるプリンタ1を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置,有機EL(Electro
Luminescence)ディスプレーやFED(面発光ディスプレー)等の電極を形成する電極製造装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置等にも適用することができる。
In the above, the
The present invention can also be applied to an electrode manufacturing apparatus for forming electrodes such as a Luminescence display and FED (surface emitting display), a chip manufacturing apparatus for manufacturing biochips (biochemical elements), and the like.
3…記録ヘッド,18…フィルタ,26…ノズル開口,35…圧力発生室,42…インク導入路,45…スカート部,50…気泡量調整機構,B…気泡
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を高める気泡量調整機構を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid ejecting head that introduces liquid into a pressure generating chamber through a liquid inflow portion in which a filter is disposed and discharges liquid droplets from a nozzle opening due to pressure fluctuation,
A liquid ejecting head, comprising: a bubble amount adjusting mechanism for increasing a bubble occupying ratio with respect to a channel volume upstream of the filter of the liquid inflow portion.
該拡径部に前記気泡量調整機構を接続することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 The filter is arranged in an enlarged diameter part in which an inner diameter of the liquid inflow part is enlarged,
The liquid jet head according to claim 1, wherein the bubble amount adjusting mechanism is connected to the enlarged diameter portion.
前記液体流入部のフィルタよりも上流側における流路容積に対する気泡の占有率を高めるように該液体流入部内の気泡の体積を調整することを特徴とする液体噴射ヘッドの気泡排出方法。 A liquid ejection head bubble discharge method for introducing liquid into a pressure generating chamber through a liquid inflow portion where a filter is disposed, and discharging droplets from a nozzle opening due to pressure fluctuation,
A bubble discharge method for a liquid ejecting head, comprising: adjusting a volume of bubbles in the liquid inflow portion so as to increase a bubble occupying ratio with respect to a channel volume upstream of the filter in the liquid inflow portion.
該拡径部内の気泡の量を調整することを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの気泡排出方法。 The filter is arranged in an enlarged diameter part in which an inner diameter of the liquid inflow part is enlarged,
The method of discharging bubbles in a liquid jet head according to claim 5, wherein the amount of bubbles in the enlarged diameter portion is adjusted.
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Citations (2)
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JP2007015374A (en) * | 2005-06-09 | 2007-01-25 | Konica Minolta Holdings Inc | Inkjet printer and method for removing bubble in inkjet printer |
JP2007125775A (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Seiko Epson Corp | Inkjet head and inkjet type recorder |
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- 2007-10-12 JP JP2007266154A patent/JP2009090617A/en active Pending
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