JP2011235495A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】気流発生機構で発生した気流により、インクジェットヘッドのノズル穴をクリーニングできるインクジェットヘッドを提供すること
【解決手段】本発明のインクジェットヘッドは、一の方向に沿って延び、インクを吐出するノズル穴と、前記一の方向とは異なる方向に延び、前記ノズル穴と連通する流路と、前記流路と連通し、前記インクを吐出対象物に吐出するインク吐出穴と、を有するプレートと、前記流路の一端から、前記一の方向とは異なる方向に沿って、前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる気流発生機構と、を備え、前記気流発生機構により発生した前記気体の流れにより、前記流路の他端から前記流路内のインクを外部へ排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドに関する。

特許文献１では、液体吐出ヘッドのメンテナンス（クリーニング）機構として、摺動方式を採用している。つまり、液体吐出ヘッドの吐出面に付着した付着物を、微液滴発生装置で生成した微液滴と共に吐出面から遊離し、吐出面で摺動するブレードにより、吐出面から遊離した付着物を吐出面から除いている。

特開２００８−２５４２００号公報

しかしながら、上記摺動方式により液体吐出ヘッドの吐出面をクリーニングすると、ブレードの発塵により塗付性を十分に改善できない場合がある。また、上記摺動方式により液体吐出ヘッドの吐出面をクリーニングすると、吐出面の發液処理コートが剥れて、吐出面の液汚れが取り除けない場合もある。さらに、上記摺動方式により液体吐出ヘッドの吐出面をクリーニングすると、メンテナンス機構が動作している間、吐出面から液適を吐出対象へ吐出できない。そのため、塗付生産性が良くない。

本発明の目的は、気流発生機構で発生した気流により、インクジェットヘッドのノズル穴をクリーニングできるインクジェットヘッドを提供することである。

本発明の一形態として、インクジェットヘッドは、一の方向に沿って延び、インクを吐出するノズル穴と、前記一の方向とは異なる方向に延び、前記ノズル穴と連通する流路と、前記流路と連通し、前記インクを吐出対象物に吐出するインク吐出穴と、を有するプレートと、前記流路の一端から、前記一の方向とは異なる方向に沿って、前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる気流発生機構と、を備え、前記気流発生機構により発生した前記気体の流れにより、前記流路の他端から前記流路内のインクを外部へ排出する。

上記インクジェットヘッドでは、前記気流発生機構は、前記流路の一端に接続し、当該流路の一端から前記流路内に空気を送ることで、前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる送風装置である。また、前記気流発生機構は、更に、前記流路の他端に接続し、前記流路の他端から、前記流路内の空気と共に、前記流路内のインクを外部へ排出する吸引装置を備えても良い。

上記インクジェットヘッドでは、前記気流発生機構は、前記流路の他端に接続し、当該流路の他端から前記流路内に空気を吸引することで、前記流路の一端から、前記一の方向とは異なる方向に沿って前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる吸引装置である。また、前記気流発生機構は、更に、前記流路の一端に接続し、前記流路の一端から、前記流路内に空気を送り、前記流路の他端から、前記流路内のインクを外部へ排出する送風装置を備えても良い。

本発明に係るインクジェットヘッドによれば、気流発生機構で発生した気流により、インクジェットヘッドのノズル穴をクリーニングすることができる。

本発明の実施形態のインクジェットヘッド１００の構成を示す図 図１に示すプレート１３０の分解斜視図 図１に示すインクジェットヘッド１００の断面図（１） 図１に示すインクジェットヘッド１００の断面図（２）

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１から図４に示す共通の座標軸は、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が互いに直交する直交座標系を示す。

図１は、本発明の実施形態のインクジェットヘッド１００の構成を示す図である。図１に示すインクジェットヘッド１００は、本体部１０１と、送風装置３００と、吸引装置４００と、を備える。本実施形態では、インクジェットヘッド１００のプレート１３０に、インク吐出部２００のノズル穴を一体形成している。そのため、インクジェットヘッド１００は、インク吐出部２００に組み合わせたインククリーニング機能付きのインクジェットヘッドとして機能する。

本体部１０１は、インクジェットヘッド１００の各部とインク吐出部２００とを収容する。本体部１０１には、一方の継ぎ手（送風側）１０３と、一方の継ぎ手（吸引側）１０５と、送風管１０７と、吸引管１０９と、他方の継ぎ手（送風側）１１１と、他方の継ぎ手（吸引側）１１３と、プレート１３０とが設けられている。そして、プレート１３０に設けられたノズル穴は、インク吐出部２００のインク吐出穴と連通する。

プレート１３０は、３つのプレートが積層されて構成される。つまり、プレート１３０は、インク吐出部２００に近い側から順に、第１のプレート１３１と、第２のプレート１３２と、第３のプレート１３３と、を備える。

次に、図２を参照して、プレート１３０の構成について説明する。図２は、プレート１３０の分解斜視図である。図２に示すように、プレート１３０は、最上層の第１のプレート１３１と、第２のプレート１３２と、第３のプレート１３３とが、図中Ｚ軸方向に沿って、積層されて構成される。

図２に示すように、プレート１３０は、第１のプレート１３１、第２のプレート１３２、第３のプレート１３３を積層して構成され、各プレートの間はエポキシ系の樹脂により固着されている。そして、プレート１３０の一端では、第１のプレート１３１と第２のプレート１３２に対して、継ぎ手１１１（送風側）から流路１３５へ空気が送られるよう、穴加工されている。同様に、プレート１３０の他端では、第１のプレート１３１と第２のプレート１３２に対して、継ぎ手１１３（吸引側）へ流路１３５から空気が吸引されるよう穴加工されている。

図２に示すように、最上層の第１のプレート１３１には、インク吐出部２００の３つのノズル穴１３４が形成されている。３つのノズル穴１３４は、第１のプレート１３１に所定のピッチで形成されている。各ノズル穴１３４は、インク吐出穴１３６と対向する位置で流路１３５のノズル穴１４１と連通する。ノズル穴１３４は、例えば、レーザー及びエッチング、パンチング、ドリル、電鋳加工により形成され、ノズル穴１３４を形成する第１のプレート１３１の表面には、發液加工が施されている。ノズル穴１３４は、インク吐出部２００側から流路１３５へ向かうにつれ、その径が小さくなるよう加工されている。

なお、本実施形態では、インク吐出部２００のノズル穴１３４が３つの場合について説明するが、インク吐出部２００のノズル穴１３４の数は３つに限らない。

また、第１のプレート１３１の一端には、継ぎ手１１１（送風側）から流路１３５へ空気を送るための第１の接続部１３１Ａが設けられ、第１のプレート１３１の他端には、流路１３５から継ぎ手１１３（吸引側）へ空気を吸引するための第２の接続部１３１Ｂが設けられている。第１の接続部１３１Ａの断面は、継ぎ手１１１の断面形状に合わせて形成されている。同様に、第２の接続部１３１Ｂの断面は、継ぎ手１１３の断面形状に合わせて形成されている。第１の接続部１３１Ａ、及び第２の接続部１３１Ｂは、例えば、レーザー及びエッチング、パンチング、ドリル、電鋳加工により形成される。

図２に示すように、中間層の第２のプレート１３２には、流路１３５が形成されている。流路１３５には、ノズル穴１３４とインク吐出穴１３６とに対向する位置に設けられた３つのノズル穴１４１が形成されている。また、流路１３５の一端には、第１のプレート１３１に設けられた第１の接続部１３１Ａに接続される、第１の接続部１３２Ａが設けられ、流路１３５の他端には、第１のプレート１３１に設けられた第２の接続部１３１Ｂに接続される、第２の接続部１３２Ｂが設けられている。

第１の接続部１３２Ａは、流路１３５と連通して、空気を継ぎ手１１１（送風側）から流路１３５へ導く。また、第１の接続部１３２Ａは、その形状が第１の接続部１３１Ａに合わせて形成されている。

第２の接続部１３２Ｂは、流路１３５と連通して、空気を流路１３５から継ぎ手１１３（吸引側）へ導く。また、第２の接続部１３２Ｂの一部が、第１のプレートに設けられた第２の接続部１３１Ｂの形状に合わせて形成され、第２の接続部１３１Ｂと接続されている。

３つの流路１３５は、第１の接続部１３２Ａから、図２中のＹ軸方向に沿って略直線状に第２の接続部１３２Ｂまで延びる。各流路１３５の途中には、ノズル穴１３４とインク吐出穴１３６とに対向する位置に、ノズル穴１３４とインク吐出穴１３６と断面形状が同じのノズル穴１４１が設けられている。

図２に示すように、最下層の第３のプレート１３３には、インク吐出穴１３６が形成されている。インク吐出穴１３６は、ノズル穴１３４と対向する位置に設けられている。

次に、図３を参照して、各プレートに形成された流路又は穴について説明する。図３は、プレート１３０の断面図（１）である。

図３に示すように、インク吐出部２００に位置する第１のプレート１３１では、インク吐出部２００のキャビティプレートのキャビティと対向するノズル穴１３４が、キャビティプレートのキャビティと連通し、インク流路を形成している。各ノズル穴１３４は、流路１３５に設けられたノズル穴１４１及びインク吐出穴１３６と対向する位置に設けられている。上述のように、ノズル穴１３４を形成する第１のプレート１３１の表面には、發液加工が施されている。つまり、ノズル穴１３４の内面１３４Ａは、全体に亘って發液加工が施されている。

図３に示すように、第１のプレート１３１と第３のプレート１３３との間に位置する第２のプレート１３２では、流路１３５が、ノズル穴１３４と連通している。流路１３５は、放電加工（例えば、ワイヤカット放電加工）化学的エッチング、レーザー加工により形成され、流路１３５を形成する第２のプレート１３２の表面には發液加工が施されている。つまり、流路１３５の内面１３５Ａは、全体に亘って發液加工が施されている。

図３に示すように、第２のプレート１３２の下方に位置する第３のプレート１３３には、外部へインク吐出する複数のインク吐出穴１３６が形成されている。複数のインク吐出孔１３６は、流路１３５と対向する位置に設けられ、流路１３５と連通する。
各インク吐出穴１３６の位置は、各ノズル穴１３４に対向する位置に設けられている。インク吐出穴１３６は、放電加工（例えば、ワイヤカット放電加工）により形成され、インク吐出穴１３６を形成する第３のプレート１３３の表面には發液加工が施されている。つまり、インク吐出穴１３６の内面１３６Ａは、全体に亘って發液加工が施されている。

図１に戻り、他方の継ぎ手（送風側）１１１は、プレート１３０に固定されている。他方の継ぎ手（送風側）１１１の一端は、第１のプレート１３１に形成された第１の接続部１３１Ａ、及び第２のプレート１３２の第１の接続部１３２Ａを介して、流路１３５と接続され、他方の継ぎ手（送風側）１１１の他端は、送風管１０７と接続される。

送風管１０７は、本体部１０１内に設けられ、送風装置３００から流路１３５へ空気を送る。送風管１０７の一端は、他方の継ぎ手（送風側）１１１と接続し、送風管１０７の他端は、一方の継ぎ手（送風側）１０３と接続する。

一方の継ぎ手（送風側）１０３は、本体部１０１に固定され、送風装置３００と本体部１０１内に設けられた送風管１０７とを接続する。一方の継ぎ手（送風側）１０３は、本体部１０１の外部に設けられた送風装置３００から送られる空気を、送風管１０７へ送る。

他方の継ぎ手（吸引側）１１３は、プレート１３０に固定されている。他方の継ぎ手（吸引側）１１３の一端は、第１のプレート１３１に形成された第２の接続部１３１Ｂ、及び第２のプレート１３２の第２の接続部１３２Ｂを介して、流路１３５と接続され、他方の継ぎ手（吸引側）１１３の他端は、吸引管１０９に接続される。

吸引管１０９は、本体部１０１内に設けられ、流路１３５を流れる空気を吸引装置４００へ送る。吸引管１０９の一端は、他方の継ぎ手（送風側）１１１と接続し、吸引管１０９の他端は、一方の継ぎ手（吸引側）１０５と接続する。

一方の継ぎ手（吸引側）１０５は、本体部１０１に固定され、吸引装置４００と吸引管１０９とを接続する。一方の継ぎ手（吸引側）１０５は、吸引管１０９から送られる空気を、吸引装置４００へ送る。

インク吐出部２００は、流路１３５が延びる方向（図１中、Ｙ軸方向）と一致する方向（走査方向という）に、図示しない駆動装置により、走査される。

ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０１は、インク吐出部２００の給電部２０５にはんだ付けされ、インクジェットヘッドを制御する制御部と、インク吐出部２００とを、配線コネクタ２０３を介して電気的に接続する。

配線コネクタ２０３は、インクジェットヘッド１００の本体部１０１に固定され、ＦＰＣ２０１と電気的に接続され、コネクタ（図示しない）を介して、インクジェットヘッドを制御する制御部と電気的に接続される。

給電部２０５は、インク吐出部２００へ電源を供給する。また、給電部２０５は、インク吐出部２００を制御する制御部から制御信号を受信する。

送風装置３００は、送風管１０７を介して、流路１３５の一端に空気を送る。詳細は後述するが、送風装置３００から流路１３５へ送られた空気により、ノズル穴１３４近傍に残留したインク及び塵などの異物を取り除くことができる。

吸引装置４００は、吸引管１０９を介して、流路１３５の他端から空気を吸引する。なお、詳細は後述するが、送風装置３００から流路１３５へ送られた空気を吸引装置４００が吸引することで、ノズル穴１３４近傍に残留したインク及び塵などの異物を取り除くことができる。

次に、本実施形態のプレート１３０の製造方法について説明する。
（１）各種の放電加工により、プレート１３０の一端で、第１のプレート１３１と第２のプレート１３２とに対して、継ぎ手１１１（送風側）から流路１３５へ空気が送られるための穴を形成する。同様に、プレート１３０の他端で、第１のプレート１３１と第２のプレート１３２とに対して、継ぎ手１１３（吸引側）へ流路１３５から空気が吸引されるよう、穴を形成する。

（２）放電加工（例えば、ワイヤカット放電加工）化学的エッチング、レーザー加工により、第２のプレート１３２に流路１３５を形成する。
（３）放電加工（例えば、ワイヤカット放電加工）化学的エッチング、レーザー加工により、第１のプレート１３１に複数のノズル穴１３４を形成する。各ノズル穴１３４は、インク吐出部２００のインク吐出孔と対向する位置に形成されている。
（４）放電加工（例えば、ワイヤカット放電加工）化学的エッチング、レーザー加工により、第３のプレート１３３に複数のインク吐出穴１３６を形成する。各インク吐出穴１３６は、第１のプレート１３１の各ノズル穴１３４に対向する位置に形成されている。

（５）各プレートに形成された穴及び流路の内面に、發液加工を施す。
（６）加工済みの各プレート間にエポキシ系の樹脂を塗布し、プレート同士を固着し、第１のプレート１３１、第２のプレート１３２、及び第３のプレート１３３を積層したプレート１３０を形成する。

次に、図４を参照して、インクジェットヘッド１００の動作原理について説明する。図４は、インクジェットヘッド１００の動作原理を説明するための図であり、インク吐出部２００の走査方向（図中、Ｙ軸方向）に沿う、インクジェットヘッド１００の断面図（２）である。

図４に示すように、送風装置３００から發液処理が施された流路１３５に送られた（図４中、矢印Ａ１）空気が、流路１３５の一端から吸引装置４００と連通する流路１３５の他端に向けて流れる（図４中、矢印Ａ２方向）。このとき、送風装置３００だけでなく吸引装置４００も動作していると、流路１３５内は、吸引装置４００の吸引による減圧効果、及びノズル穴のベンチェリー効果による減圧効果により、流路１３５の他端へ向かうほど減圧されている。したがって、送風装置３００から送られた空気は、流路１３５の一端から、流路１３５の一端よりも減圧されている流路１３５の他端へ向かって流れる。

そのため、ノズル穴１３４近傍で、流路１３５内に残留したインク及び塵などの異物は、上述した空気の流れ（図４中、矢印Ａ１、Ａ２方向）により、流路１３５の一端から吸引装置４００と連通する流路１３５の他端に向かって流れる。

したがって、インクジェットヘッド１００は、送風装置３００又は吸引装置４００により流路１３５内に発生させた空気の流れにより、ノズル穴１３４近傍に残留するインクを、流路１３５内に残留させず、流路１３５の他端から吸引装置４００へ移動させることができる。そのため、流路１３５に発生する空気流れにより、ノズル穴１３４をクリーニングすることができる。

さらに、インクジェットヘッド１００は、インク吐出部２００の動作と独立して、ノズル穴１３４をクリーニングすることができる。そのため、インクジェットヘッド１００は、インク吐出部２００の動作中でも、ノズル穴１３４をクリーニングすることができる。したがって、インクジェットヘッド１００は、インク吐出部２００のクリーニングにかかる時間（たとえば、インク吐出部２００をホームポジションへ戻す時間）をなくすことができる。

さらに、インクジェットヘッド１００は、従来の摺動方式によるノズルプレートのクリーニングと比較すると、
（１）ノズルプレートに対して摺動する物がなく、空気の流れによって、ノズル穴１３４を有する第１のプレート１３１（従来のノズルプレートに相当）をクリーニングできるので、インクジェットヘッド１００は、第１のプレート１３１（従来のノズルプレートに相当）のノズル穴１３４の摩耗を、従来より小さく抑えられる。
（２）上記（１）の結果、ノズル穴１３４を有する第１のプレート１３１（従来のノズルプレートに相当）の摩耗を、従来より小さく抑えられるので、インク吐出部２００の耐久性が従来より良くなる。さらに、インク吐出部２００の取り換え・交換時期を従来より遅くすることができる。
（３）空気の流れを制御するだけで、ノズル穴１３４を有する第１のプレート１３１（従来のノズルプレートに相当）をメンテナンスできるので、ノズルプレートに対して摺動する物を制御する機構を設けることが必要な摺動方式よりも、簡単に、かつより短時間に、インク吐出部２００をメンテナンスできる。

また、本実施形態によれば、送風装置３００及び吸引装置４００で流路１３５を移動する空気の流量を制御してノズル穴をクリーニングすることで、ノズル穴１３４から吐出するインクのメニスカス形状を適切にコントロールすることができる。吸引装置４００及び送風装置３００で流路１３５を移動する空気の流量を制御するために、主なパラメータとして、例えば、ノズル穴１３４の吐出側開口面積、流路１３５の流路断面積、インク吐出穴１３６の開口面積、吸引装置４００による減圧量、送風装置３００の送風量があげられる。

なお、本実施形態では、送風装置３００及び吸引装置４００で流路１３５を移動する空気の流量を制御しているが、これに限らない。例えば、送風装置３００又は吸引装置４００のいずれか一方の装置であっても流路を移動する空気の流量を制御することができる。

なお、本実施形態では、インクジェットヘッド１００のプレート１３０に、インク吐出部２００のノズル穴１３４を一体形成しているが、流路１３５とノズル穴１３４とを連通する穴を、流路１３５を形成した第２のプレート１３２に形成しても良い。

１００ インクジェットヘッド
１０１ 本体部
１０７ 送風管
１０９ 吸引管
１３０ プレート
１３４ ノズル穴
１３５ 流路
２００ インク吐出部
３００ 送風装置
４００ 吸引装置

Claims (5)

1. 一の方向に沿って延び、インクを吐出するノズル穴と、
   前記一の方向とは異なる方向に延び、前記ノズル穴と連通する流路と、
   前記流路と連通し、前記インクを、吐出対象物に吐出するインク吐出穴と、を有するプレートと、
   前記流路の一端から、前記一の方向とは異なる方向に沿って、前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる気流発生機構と、を備え、
   前記気流発生機構により発生した前記気体の流れにより、
   前記流路の他端から前記流路内のインクを外部へ排出する、
   インクジェットヘッド。
2. 前記気流発生機構は、
   前記流路の一端に接続し、当該流路の一端から前記流路内に空気を送ることで、前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる送風装置である、
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記気流発生機構は、更に、
   前記流路の他端に接続し、前記流路の他端から、前記流路内の空気と共に、前記流路内のインクを外部へ排出する吸引装置を備える、
   請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記気流発生機構は、
   前記流路の他端に接続し、当該流路の他端から前記流路内に空気を吸引することで、前記流路の一端から、前記一の方向とは異なる方向に沿って前記流路の一端とは反対側の前記流路の他端に向かって流れる気流を発生させる吸引装置である、
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記気流発生機構は、更に、
   前記流路の一端に接続し、前記流路の一端から、前記流路内に空気を送り、前記流路の他端から、前記流路内のインクを外部へ排出する送風装置を備える、
   請求項４に記載のインクジェットヘッド。

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