JP2010069741A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気泡の排出性を向上して液体吐出不良を低減することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体を貯留する貯留手段からの液体をヘッド本体に供給する液体供給路24、28と、該液体供給路24、28の途中に設けられた液体溜まり部23と、を具備し、前記液体溜まり部23の内壁には、液体に下流側の液体供給路24を中心とした旋回流を形成する凹凸部23a、23bが、下流側の液体供給路24との接続口の周りに複数設けられている。
【選択図】 図4
【解決手段】液体を貯留する貯留手段からの液体をヘッド本体に供給する液体供給路24、28と、該液体供給路24、28の途中に設けられた液体溜まり部23と、を具備し、前記液体溜まり部23の内壁には、液体に下流側の液体供給路24を中心とした旋回流を形成する凹凸部23a、23bが、下流側の液体供給路24との接続口の周りに複数設けられている。
【選択図】 図4
Description
本発明は、液体貯留手段から供給された液体を吐出するヘッド本体を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、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インクカートリッジが保持される部材(保持部材)に形成されたインク流路を介してヘッド本体にインクが供給され、圧電素子等を駆動させることによりヘッド本体に供給されたインクが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では、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ヘッド本体に供給されてしまうと、この気泡によるドット抜け等の吐出不良が発生するという問題がある。このような問題を解決するために、供給路の途中に液体溜まり部を設け、この液体溜まり部にインク内の気泡や異物等を除去するためのフィルタを装着したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−218809号公報(図1等)
しかしながら、液体供給路の途中に液体溜まり部が設けられていると、この液体溜まり部に気泡が溜まり、この気泡が予期せぬタイミングでノズル開口からインクと共に吐出されることや、気泡が圧力発生手段の圧力損失となって、インク吐出不良などの印字不良が発生するという問題がある。
特に、特許文献1のように液体溜まり部にフィルタが設けられている場合、フィルタによってインクの流れが変化し、フィルタに付着するように気泡が滞留することがある。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、気泡の排出性を向上して液体吐出不良を低減することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を貯留する貯留手段からの液体をヘッド本体に供給する液体供給路と、該液体供給路の途中に設けられた液体溜まり部と、を具備し、前記液体溜まり部の内壁には、液体に下流側の液体供給路を中心とした旋回流を形成する凹凸部が、下流側の液体供給路との接続口の周りに複数設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、凹凸部によって液体に旋回流を形成することによって、液体溜まり部内に流速が緩やかな領域が形成されないようにして、液体溜まり部内の気泡の排出性を向上して、液体吐出不良の発生を防止できる。
かかる態様では、凹凸部によって液体に旋回流を形成することによって、液体溜まり部内に流速が緩やかな領域が形成されないようにして、液体溜まり部内の気泡の排出性を向上して、液体吐出不良の発生を防止できる。
ここで、液体溜まり部は、内径が前記接続口に向かって漸小するように設けられていることが好ましい。これによれば、液体溜まり部から液体供給路への液体の流れをさらに滑らかにして、気泡の排出性を向上できる。
また、前記接続口を前記液体溜まり部の中心に配置することもできる。
また、前記接続口及び前記凹凸部が設けられた下流側の領域と、上流側の領域との間に、フィルタを設けることもできる。これによれば、フィルタによって液体溜まり部の下流側に気泡が滞留し易くなったとしても、液体に旋回流を形成することで、気泡排出性を向上することができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドと、液体貯留手段とを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
かかる態様では、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
以下に本発明を実施形態に基づいて説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図である。本実施形態のインクジェット式記録装置10は、図1に示すように、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドと呼ぶ)11がキャリッジ12に固定され、この記録ヘッド11には、ブラック(B)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)等の複数の異なる色のインクが貯留された液体貯留手段であるインクカートリッジ13がそれぞれ着脱可能に固定されている。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図である。本実施形態のインクジェット式記録装置10は、図1に示すように、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドと呼ぶ)11がキャリッジ12に固定され、この記録ヘッド11には、ブラック(B)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)等の複数の異なる色のインクが貯留された液体貯留手段であるインクカートリッジ13がそれぞれ着脱可能に固定されている。
記録ヘッド11が搭載されたキャリッジ12は、装置本体14に取り付けられたキャリッジ軸15に軸方向移動自在に設けられている。そして、駆動モータ16の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト17を介してキャリッジ12に伝達されることで、キャリッジ12はキャリッジ軸15に沿って移動される。一方、装置本体14にはキャリッジ軸15に沿ってプラテン18が設けられており、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Sがプラテン18上を搬送されるようになっている。
また、キャリッジ3の移動方向の端部であるプラテン8の側方の非印字領域には、記録ヘッド11のノズル開口からインクを吸引して吸引動作を行う吸引手段19が設けられている。
吸引手段19は、インクジェット式記録ヘッド10のノズル開口を覆うキャップ部材19aと、このキャップ部材19aにチューブ19bを介して接続された、例えば真空ポンプ等の吸引装置19cとで構成されている。
キャップ部材19aは、記録ヘッド11のインク滴が吐出されるインク吐出面に相対向して設けられ、複数のノズルの全てを覆うように設けられている。
このような構成の吸引手段19では、キャップ部材19aをインク吐出面に当接し、吸引装置19cに吸引動作を行わせることでキャップ部材19aの内部を負圧として、ノズルから記録ヘッド11の内部の流路内のインクを気泡と共に吸引して吸引動作を行う。なお、キャップ部材19aは、吸引動作以外のタイミング、例えば、電源遮断時、待機時、または定期的なタイミング等でノズルを覆い、ノズル近傍のインクの乾燥による増粘を防止する役割も有する。
ここで、本実施形態に係る記録ヘッド11について説明する。なお、図2は、本実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図3はその断面図である。また、図4はインク供給針部分の拡大断面図及び要部平面図である。
図2及び図3に示すように、記録ヘッド11を構成する保持部材であるカートリッジケース21は、本実施形態の液体貯留手段であるインクカートリッジ13がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部22を有する。また、カートリッジケース21の底面には、一端が各カートリッジ装着部22に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク供給路24がそれぞれ形成された管状の流路形成部25が突設されている。なお、インク供給路24は、後述するインク供給針26側から内径が漸小して設けられている。すなわち、インク供給路24が、貯留手段であるインクカートリッジからのインクを詳しくは後述するヘッド本体36に供給する液体供給路の下流側を構成しており、インク供給路24の漸大して設けられたカートリッジ装着部22側は、液体供給路の途中に設けられた液体溜まり部23の一部を構成している。すなわち、液体溜まり部23は、下流側の液体供給路であるインク供給路24よりも大きな内径で設けられた拡幅された領域を言う。
また、カートリッジケース21の上面側、すなわち、各カートリッジ装着部22のインク供給路24の開口部分には、インクカートリッジ13に挿入される複数のインク供給針26が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ27を介して固定されている。
これらの各インク供給針26は、図4に示すように、カートリッジケース21の各インク供給路24に連通する貫通路28をそれぞれ有する。インク供給針26の貫通路28は、液体供給路の上流側を構成している。すなわち、貯留手段であるインクカートリッジからのインクを詳しくは後述するヘッド本体36に供給する液体供給路は、インク供給針26の貫通路28と、カートリッジケース21のインク供給路24とで構成されている。また、貫通路28のインク供給路24側は、インクカートリッジ側よりも内径が漸大して設けられており、このカートリッジケース21側の漸大した領域が、液体溜まり部23の一部を構成している。すなわち、貫通路28とインク供給路24とが連通する領域は拡幅されており、この拡幅された領域が液体供給路の液体溜まり部23となっている。そして、本実施形態では、この液体溜まり部23内にインクの流れを遮断するように、フィルタ27が設けられている。
また、インク供給針24は、カートリッジケース21側の端部近傍にフランジ部29を有する。また、フランジ部29のカートリッジケース21との接合面には、融着突起30が設けられている。そして、各インク供給針26は、フランジ部29に設けられた融着突起30を溶融させることにより、すなわち超音波融着により、カートリッジケース21に固着されている。
そして、液体溜まり部23の内壁に、インクに下流側の液体供給路を中心とした旋回流を形成する凹凸部としての凸部23aが、下流側の液体供給路との接続口の周りに複数設けられている。本実施形態では、液体供給路の下流側とは、液体溜まり部23のフィルタ27で区画された下流側のことである。また、液体溜まり部23と下流側の液体供給路との接続口とは、インク供給路24の内径が拡幅した領域である液体溜まり部23と、インク供給路24の拡幅していない領域との境界部分を言う。したがって、この液体溜まり部23のフィルタ27よりも下流側のインクに旋回流が形成されるように、カートリッジケース21の拡幅された液体溜まり部23の内壁に、液体溜まり部23とインク供給路24との接続口の周りに複数の凸部23aが設けられている。この凸部23aは、拡幅された液体溜まり部23とインク供給路24との接続口を中心として放射状に複数配置されており、凸部23aは、図4(b)に示すように、接続口を中心とした放射線に対して一方向に屈曲した形状を有する。このような凸部23aによって、液体溜まり部23のフィルタ27よりも下流側を流れるインクには、インク供給路24の接続口を中心とした旋回流A、すなわち渦流が形成される。
ここで、液体溜まり部23にフィルタ27が設けられていると、液体供給路の上流側である貫通路28の位置に拘わらず、フィルタ27の下流側では独自の流れが形成される。そして、フィルタ27を通過したインクは、液体溜まり部23内で、フィルタ27の下流側の液体溜まり部23を流れるインクの流速にばらつきが生じ、流速が緩やかな領域に気泡が滞留し易い。特に、吸引手段19によって、液体供給路内のインクに急激な流れを生じさせたとしても、気泡を排出することができず、所望のタイミング以外でインクと共に気泡が排出されて印刷不良が発生することや、圧力発生手段である圧電素子によって圧力変化を生じさせた際に、その圧力が気泡によって緩衝されて圧力損失となり、インク吐出不良が発生するなどの不具合が生じる可能性がある。
これに対して、本実施形態では、インク供給路24と液体溜まり部23との接続口は、フィルタ27の中央部に位置し、その周囲に複数の凸部23aを設けたため、この凸部23aによって接続口を中心とした旋回流Aが形成される。すなわち、凸部23aによって、液体溜まり部23内にフィルタ27の周縁部に沿ってインクの流れを形成すると共に、その周縁部に沿ったインクの流れをインク供給路24に向かって流れる旋回流(渦流)が形成される。このように、凸部23aによってインクに旋回流を形成して、インク供給路24にインクを供給することによって、液体溜まり部23の端部などに気泡が滞留するのを防止することができる。すなわち、フィルタ27よりも下流側の液体溜まり部23を流れるインクに旋回流Aを形成することによって、気泡の滞留し易い流速が緩やかな領域が形成されないようにして、気泡をインク供給路24側から排出させることができる。これにより、液体溜まり部23内の気泡排出性を向上して、予期しないタイミング、特に印刷中に気泡が排出されることや、気泡による圧力損失が発生するのを防止して、インク吐出不良による印刷不良を防止することができる。
また、本実施形態のように、インク供給路24と液体溜まり部23との接続口を、液体溜まり部23の中央部に配置する方が望ましいが、本実施形態では、インクに旋回流Aを形成することができるため、インク供給路24と液体溜まり部23との接続口の位置は特に限定されることがない。したがって、インク供給路24の配置の自由度が向上し、流路形成部25の配置やインクカートリッジの配置などの都合によって、インク供給路24の位置を変更することもできる。
なお、カートリッジケース21の下面側には、複数の圧電素子34を有する圧電素子ユニット35を保持すると共に、カートリッジケース21とは反対側の端面に圧電素子34の駆動によってノズル開口からインク滴を吐出するヘッド本体36が固定されるヘッドケース37を有し、これらカートリッジケース21とヘッドケース37との間には、シール部材38及び回路基板39が挟持されている。
シール部材38は、流路形成部25とヘッドケース37に設けられる複数のインク導入路40が開口する突出部41との間に挟持されることにより、インク供給路24とインク導入路40との接続部分を密封してこの接続部分からのインクの漏れを防止している。回路基板39は、圧電素子34を駆動するための信号を供給するためのものであり、回路基板39の一端部には、外部配線(図示なし)を接続するためのコネクタ43が固定されている。また、回路基板39には、圧電素子34に接続されたFPC等の接続配線44が挿通される挿通孔45が設けられており、この挿通孔45を介して回路基板39と接続配線44とが接続される。さらに、この挿通孔45の両側には各インク導入路40に対応して、各インク導入路40が開口する突出部41が係合する貫通孔46が設けられている。
なお、カートリッジケース21の一方の側面、すなわち、回路基板39のコネクタ43が配置される側の側面には、回路基板39のコネクタ43が露出される露出口47を有し、この露出口47を介して外部配線(図示なし)がコネクタ43に接続されるようになっている。
また、回路基板39及びシール部材38を介してカートリッジケース21の下面側に固定されるヘッドケース37には、複数の圧電素子34を有する圧電素子ユニット35(35A,35B)を収容して圧電素子34を位置決め固定するための収容室48が並設されている。例えば、本実施形態の記録ヘッド11は、ブラックインクを吐出するための圧電素子ユニット35Aと、カラーインクを吐出するための圧電素子ユニット35Bとを有するため、ヘッドケース37には、これらの圧電素子ユニット35A,35Bを収容する2つの収容室48が並設されている。
なお、上述した記録ヘッド11は、カートリッジケース21の下面側に、シール部材38、回路基板39、ヘッドケース37及びヘッド本体36の順で積層され、その外側にヘッド本体36のノズル開口を露出する窓部50を有する枠体51を填め込み、ネジ52によってカートリッジケース21に固定することで形成される(図2参照)。
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1では、凸部23aを設けることにより、液体溜まり部23内のインクに旋回流A(渦流)を形成するようにしたが、例えば、図5に示すように、凹凸部として凸部23aの代わりに凹部23bを設けるようにしてもよい。すなわち、隣り合う凹部23bの間には、凸部が設けられていることになる。したがって、上述した実施形態1の凸部23aを設けた場合や、図5に示すように、凹部23bを設けた場合であっても、何れの場合であっても実質的には凹部と凸部とが交互に配置された凹凸部が設けられており、この凹凸部によってインクに旋回流Aが形成される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1では、凸部23aを設けることにより、液体溜まり部23内のインクに旋回流A(渦流)を形成するようにしたが、例えば、図5に示すように、凹凸部として凸部23aの代わりに凹部23bを設けるようにしてもよい。すなわち、隣り合う凹部23bの間には、凸部が設けられていることになる。したがって、上述した実施形態1の凸部23aを設けた場合や、図5に示すように、凹部23bを設けた場合であっても、何れの場合であっても実質的には凹部と凸部とが交互に配置された凹凸部が設けられており、この凹凸部によってインクに旋回流Aが形成される。
また、凹凸部における凹部や凸部は旋回流を起こすものであれば、形状は特に限定されるものではない。
また、例えば、上述した実施形態1では、インク供給路24が、液体溜まり部23の中央部に連通するように、すなわち、インク供給路24と液体溜まり部23との接続口が、液体溜まり部23の中央部となるように設けたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、図6に示すように、インク供給路24Aの液体溜まり部23との接続口が、端部側に偏って設けられていた場合であっても、インク供給口24Aの周囲に、複数の凸部23aを設けるようにすればよい。もちろん、凸部23aの代わりに凹部23bを設けるようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態1では、液体溜まり部23のフィルタ27で区画された下流側のインクに旋回流を形成するようにしたが、フィルタ27が設けられていない液体溜まり部であっても、凹凸部によって旋回流を形成することによって、気泡の排出性を向上することができる。
また、上述した実施形態1では、液体溜まり部23がインク供給路24の接続口に向かって内径が漸小する形状としたが、特にこれに限定されず、例えば、液体溜まり部23とインク供給路24との内径差によって段差が設けられていてもよい。このような場合であっても、段差の表面に凸部23a又は凹部23bなどの凹凸部を設けるようにすればよい。
また、上述した実施形態1においては、カートリッジケース21とインク供給針26とに設けられた液体供給路の途中の液体溜まり部23について説明したが、液体供給路及び液体溜まり部23が設けられる部材については、特にこれに限定されるものではない。
また、上述した実施形態1においては、本発明の液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを例示したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、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ディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。
10 インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 11 インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 21 カートリッジケース、 23 液体溜まり部、 23a 凸部、 23b 凹部、 24 インク供給路(液体供給路)、 26 インク供給針、 27 フィルタ、 28 貫通路(液体供給路)、 36 ヘッド本体
Claims (5)
- 液体を貯留する貯留手段からの液体をヘッド本体に供給する液体供給路と、
該液体供給路の途中に設けられた液体溜まり部と、を具備し、
前記液体溜まり部の内壁には、液体に下流側の液体供給路を中心とした旋回流を形成する凹凸部が、下流側の液体供給路との接続口の周りに複数設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 液体溜まり部は、内径が前記接続口に向かって漸小するように設けられていることを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッド。
- 前記接続口が、前記液体溜まり部の中心に配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッド。
- 前記接続口及び前記凹凸部が設けられた下流側の領域と、上流側の領域との間には、フィルタが設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、液体貯留手段とを具備することを特徴とする液体噴射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008239986A JP2010069741A (ja) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=42201982
Family Applications (1)
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