JP2012171113A - Ink jet head, droplet discharge device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッド、該インクジェットヘッドを用いた液滴吐出装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to an inkjet head, a droplet discharge device using the inkjet head, and an image forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置において、例えばインク液滴を吐出する液滴吐出ヘッド(液体吐出ヘッド)からなる記録ヘッドを用いた液滴吐出記録方式の画像形成装置としては、インクジェット記録装置等が知られている。この液滴吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成を行うものである。 In an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, or a complex machine of these, for example, an image of a droplet discharge recording method using a recording head composed of a droplet discharge head (liquid discharge head) that discharges ink droplets As a forming apparatus, an ink jet recording apparatus or the like is known. The image forming apparatus of the droplet discharge recording method forms an image by discharging ink droplets from a recording head onto a conveyed paper.
従来から、液滴吐出ヘッドは、タンクから運ばれてきたインクを、共通液室を経由して複数の個別液室(圧力室)へと供給し、各個別液室(圧力室)に供給された該インクに対し、圧力発生手段を用いて選択的に圧力を与え、ノズルから液滴を吐出するものであり、かかる供給経路においてインクに不純物、汚染物質などの異物が混入していると個別液室が塞がることやノズルでの詰りから吐出不良を起こすことが問題視されてきた。 Conventionally, a droplet discharge head supplies ink carried from a tank to a plurality of individual liquid chambers (pressure chambers) via a common liquid chamber, and is supplied to each individual liquid chamber (pressure chamber). In addition, pressure is selectively applied to the ink using a pressure generating means, and droplets are ejected from the nozzle. If foreign matter such as impurities or contaminants is mixed in the ink in the supply path, the ink is individually It has been regarded as a problem that the liquid chamber is blocked or a discharge failure occurs due to clogging with a nozzle.
そこで、汚染物質などの異物混入を防止するために、インク供給経路中の共通液室への供給口部に異物を捕集するためのフィルタを設け、さらに、生じたトラブルを回避しようとする研究・開発が行われてきた。その構成の例として、特許文献1ないし3がある。なお、ヘッドのインク供給口から近いところでは、共通インク室の圧力損失は小さいため、共通インク室の流体抵抗は小さくなり、インク供給口から離れるにつれて共通インク室の圧力損失は大きいため、共通インク室の流体抵抗は大きくなることが知られている。
Therefore, in order to prevent contamination of contaminants and other foreign matters, a filter for collecting foreign matters is provided at the supply port to the common liquid chamber in the ink supply path, and further, attempts to avoid problems that occur・ Development has been carried out. Examples of the configuration include
特許文献1の構成では、キャビティ部(雌部)の加工してあるキャビティプレート(固定側型板)のインク取り込み穴部を、直線上のフィルタ支持部が支持していることにより、パージ時において、フィルタ部に圧力が作用しても、その変形が抑制され、結果として、フィルタ部の小孔の広がりや破断を防止できるとされている。
In the configuration of
また、特許文献2の構成は、フィルタをノズルや個別液室に近い位置に配置する方が、フィルタによる異物除去性が高くなることから、共通液室と個別流路(圧力室)との間に介在する振動板部材にフィルタ部を形成し、さらに、個別液室に対する液供給性を確保するために、個別液供給路間の隔壁部の振動板部材と反対側に連通部を形成して、複数の個別液供給路を相互に連通させるものである。かかる構成によって、液体供給不足を生じることなく効率的に異物を除去できることが示されている。
Further, in the configuration of
さらに、特許文献3の構成は、上記特許文献2に記載されたで検討されてきたフィルタ部の位置を、共通液室におけるインクの流れとその速度に着眼した上で、より確実な異物除去と吐出不良の発生回避を図ったものである。具体的には、共通液室部内にゴミを捕捉するための供給路形成部材(フィルタ)を配置するもので、該供給路形成部材の供給口近傍の開口面積より端部の開口面積を小さくすること、供給口より遠い端部の開口を小さくし、インク流路の流速を速くすることに加え、製造上の洗浄機構により、両端部に集まりやすい異物を捕捉しやすい構造であることが示されている。
Further, the configuration of
確かに、上記特許文献1ないし3においては、液体供給不足の改善にかかる工夫はされている。しかし、いずれのフィルタにおいても個別液室の各チャンネル毎の、開口率・フィルタ径・フィルタ部の板厚は均一であり、フィルタ部における流体抵抗の増加も均一となっているため、インク供給口からチャンネル位置までの共通液室における流体抵抗の均一化は全く検討されていない。
Certainly, in the above-mentioned
各チャンネル毎に流体抵抗が異なることは、各チャンネル毎のインクの吐出特性に大きな影響を及ぼすため、インクを各チャンネル毎に液滴吐出する場合においては、フィルタ部における流体抵抗のみならず、共通インク室の経路における流体抵抗をも勘案すべきである。つまり、各チャンネル毎の吐出特性にバラツキがないことが、良好な画像形成の大切な要素であることに鑑みれば、共通液室の流体抵抗についての改善は、チャンネルバラツキの少ない良好なインクジェットを提供する上で必要不可欠なものである。 The difference in fluid resistance for each channel greatly affects the ink ejection characteristics for each channel. Therefore, when ink is ejected in droplets for each channel, not only the fluid resistance in the filter section but also the common The fluid resistance in the ink chamber path should also be taken into account. In other words, considering that there is no variation in the discharge characteristics of each channel is an important factor for good image formation, the improvement in the fluid resistance of the common liquid chamber provides a good inkjet with little channel variation. It is indispensable to do.
もっとも、特許文献3に関しては、中央部に位置したインク供給口から遠い端部の流体抵抗が大きくなるように、フィルタ径に相当する開口面積を小さくしているため、インク供給口から近傍の流体抵抗と導入口から遠い端部の流体抵抗の差がさらに大きくなっていることは問題である。かかる差異は、特に、適量の大きな液滴を高周波駆動するインク流量の大きい吐出モードの場合において、堅調となる。
However, with respect to
また、液滴吐出ヘッドの共通液室内に配置するフィルタにおいて、フィルタ部の流体抵抗の増加は、インクの供給性に大きな影響を及ぼすため、かかる流体抵抗を削減し、圧力損失を可能な限り小さくする必要性が生じる。そこで、かかる問題の解決策としては、流体抵抗の増加を低減するために、フィルタ部を薄くすることが考えられてきた。 In addition, in a filter arranged in the common liquid chamber of the droplet discharge head, an increase in the fluid resistance of the filter section has a large effect on the ink supply performance. Therefore, the fluid resistance is reduced and the pressure loss is minimized. Need to do. Therefore, as a solution to such a problem, it has been considered that the filter portion is made thin in order to reduce an increase in fluid resistance.
しかしながら、フィルタ部を薄くすることにより、フィルタプレート単体の取扱性の低下、および、ノズル板、流路板、振動板、フィルタプレートを重ねて接合する際に、接合時の負荷によってフィルタプレートの折れが発生する等の問題点が生じる。 However, by making the filter part thinner, the handleability of the filter plate alone is reduced, and when the nozzle plate, flow path plate, diaphragm, and filter plate are joined together, the filter plate may be bent due to the load during joining. This causes problems such as
本発明は、各チャンネル毎の吐出特性を均一化し、結果的に、チャンネルバラツキの少ない良好なインクジェットを提供し、噴射特性のバラツキの少ない印字品質の良好な画像形成を可能とすることを目的とする。さらに、フィルタプレートの取り扱い性の向上やフィルタプレートを搭載したヘッドにおける該フィルタプレートの破損に伴う歩留まり低下の改善するものである。 An object of the present invention is to make the ejection characteristics uniform for each channel, and as a result, to provide a good inkjet with little channel variation and to enable good image formation with little ejection property variation and print quality. To do. Furthermore, it is intended to improve the handleability of the filter plate and to improve the yield reduction due to breakage of the filter plate in the head on which the filter plate is mounted.
かかる目的を達成するために、本発明に係るインクジェットヘッドは、複数のノズルを有するノズル板と、ノズルに対応した加圧液室を有する流路基板と、加圧液室に連通する共通液室と、共通液室に設けられたフィルタプレートを備えたインクジェットヘッドであって、フィルタプレートは、ノズル配列方向のチャンネル全面にわたって配置され、インク供給口からの距離により厚みが異なり、インク供給口から遠ざかるほど流体抵抗が小さくなることを特徴とする。 In order to achieve this object, an inkjet head according to the present invention includes a nozzle plate having a plurality of nozzles, a flow path substrate having a pressurized liquid chamber corresponding to the nozzles, and a common liquid chamber communicating with the pressurized liquid chamber. And an ink jet head provided with a filter plate provided in a common liquid chamber, the filter plate being disposed over the entire surface of the channel in the nozzle arrangement direction, the thickness varies depending on the distance from the ink supply port, and moves away from the ink supply port. As the fluid resistance becomes smaller, it is characterized.
本発明によれば、共通インク室内の流体抵抗を、インク供給口の近傍と離れた位置とで均一化することにより、各チャンネル毎の吐出特性を均一化し、結果的に、チャンネルバラツキの少ない良好なインクジェットを提供でき、噴射特性のバラツキの少ない印字品質の良好な画像形成が可能となる。さらに、フィルタプレートの取り扱い性の向上やフィルタプレートを搭載したヘッドにおける該フィルタプレートの破損に伴う歩留まり低下の改善を実現できる。 According to the present invention, the fluid resistance in the common ink chamber is made uniform between the vicinity of the ink supply port and the position away from the ink supply port, thereby uniformizing the ejection characteristics for each channel, and as a result, the channel variation is excellent. An ink jet can be provided, and an image can be formed with good print quality with little variation in ejection characteristics. Furthermore, it is possible to improve the handleability of the filter plate and improve the yield reduction due to breakage of the filter plate in the head on which the filter plate is mounted.
次に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図2は本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面図である。また、図3は、図2のA−A線の断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
インクジェットヘッドは、流路部材(液室形成部材)としての流路基板(リストリクタプレート)1を有し、流路基板1の上面に接合したノズル板2(オリフィスプレート)には、複数のノズル4が列状に形成されている。また、流路板1の下面に接合した振動板部材3は、圧電素子部材12の変位を効率よく加圧液室6に伝えるためのものである。
The inkjet head has a flow path substrate (restrictor plate) 1 as a flow path member (liquid chamber forming member), and a nozzle plate 2 (orifice plate) bonded to the upper surface of the
上記三層の接合されたプレートによって、インクジェットヘッドは、インク滴を吐出する複数のノズル4が連通する個別液室で形成された複数の加圧液室6と、加圧液室6にインクを供給する流体抵抗部7と、インク導入部8とを形成し、後述するフレーム部材17に形成した共通流路である共通液室18から、フィルタプレート5のフィルタ部20、液導入部8、流体抵抗部7を介して各加圧液室6にインクが供給される。なお、フィルタプレート5が、フレーム部材の有する共通インク室18に面する領域には、多数の小孔で形成されたフィルタを備えている。
By means of the three-layer bonded plate, the ink jet head supplies ink to the pressurizing
以下の説明においては、ノズル板3、流路基板1、振動版3、および、フィルタプレート5を総称して、組み合わせたものを流路ユニットと表記する。
In the following description, the
ここで、流路板1は、例えばSUS(耐食性に優れたステンレス鋼)をプレス加工して各加圧液室6、流体抵抗部7、インク導入部8などの開口をそれぞれ形成している。
Here, the
ノズル板2は、各加圧液室6に対応して、例えば直径10〜30μmのノズル4を形成し、流路基板1に接着剤接合している。このノズル板2は、ステンレス等の金属で形成されているが、その他のNi電鋳(ニッケルメッキを厚く重ねることによってあたかも鋳造品のような強度を持たせる施工方法)、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、および、それらの組み合わせからなるもの等を用いることができる。
The
また、ノズル面(吐出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水性を確保するため、揮発性の表面処理を行った図示しない揮発処理層を設けている。揮発処理層としては、メッキ被膜、フッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂等を蒸着コートしたもの、あるいは、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗装後の焼き付け等により、記録液物性に応じた揮発処理膜を設け、記録液の滴形状、飛翔特性を安定化することにより、高品位の画像品質を得ている。 In addition, a volatile treatment layer (not shown) subjected to volatile surface treatment is provided on the nozzle surface (surface in the ejection direction: ejection surface) to ensure water repellency with ink. As the volatile treatment layer, the physical properties of the recording liquid can be obtained by plating coating, fluororesin electrodeposition coating, evaporative fluororesin deposition coating, or baking after solvent coating of silicon resin / fluorine resin. A high-quality image quality is obtained by providing a volatile treatment film according to the above and stabilizing the droplet shape and flight characteristics of the recording liquid.
振動板部材3は、例えばNi電鋳によって、加圧液室6の一部の壁面を形成する振動板領域3Aを構成する第1層3aと、厚肉部となる第2層3bとにより形成されている。
The
そして、この振動板部材3の振動板領域3Aの面外側(加圧液室6と反対面側)には、振動板領域3Aを変形変位させる圧電アクチュエータ11を設けている。圧電アクチュエータ11は、複数の圧電素子柱12aを形成した圧電素子部材12をベース基板13上に接合した構成である。
A piezoelectric actuator 11 that deforms and displaces the diaphragm region 3A is provided outside the surface of the diaphragm region 3A of the diaphragm member 3 (on the side opposite to the pressurized liquid chamber 6). The piezoelectric actuator 11 has a configuration in which a
なお、圧電素子部材12はベース基板13に接合固定して溝加工(スリット加工)によって分断することのない溝を形成することで、複数の圧電素子柱12aを形成したものであり、圧電素子部材12としては、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸(PZT)と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極とを交互に積層した積層型圧電素子を用いている。また、圧電アクチュエータ11の圧電素子柱には駆動信号を与えるFPCなどのフレキシブル配線基板16が接続されている。
The
ノズル4、加圧液室6の開口形状の加工精度は、インクジェットヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のチャンネル間において、これらのチャンネル精度バラツキを低く抑えるため、流路基板1の製法には高い加工精度が要求される。このため、流路基板1はステンレスの精密プレス法によって形成される。精密プレスは熱による伸縮の影響を受けないため、他の製造方法として挙げられる電鋳や金属のエッチングなどの加工法と比較して、各チャンネルを位置精度良く形成することが可能である。
The processing accuracy of the opening shapes of the
また、流路ユニット22のフィルタプレート5の厚みは、圧電素子部材12の変位を効率よく伝えるために2〜10μmが望ましい。2〜10μmの薄板の振動板は、エッチング又は電鋳法によって形成される。
Further, the thickness of the
フレーム部材17は、圧電アクチュエータ挿入開口部24と共通液室18とが形成されている。フレーム部材17は、ステンレス材の切削加工又は樹脂材のモールド成型で製作され、不図示のインクタンクからインクを共通液室18まで導くインク導入部19が接合されている。図1ではフレーム部材17の圧電アクチュエータ挿入開口部22は大きく開口しているが、圧電素子部材12ごとに仕切りを有するように開口することで剛性を高め、複数チャンネルを駆動させた時の相互干渉、いわゆるクロストークを低減できる構造としても良い。
The
圧電アクチュエータ11は、複数の圧電素子部材12と、それを固定するための導体パターニングがなされたベース基板13とを有する。圧電素子部材12は、振動板3に対応するように配置され、圧電素子部材12の一端面は振動板3に接着される。流路ユニットと圧電アクチュエータ11のベース基板13の両端には、位置決めするための案内穴が配置される。流路ユニットと圧電アクチュエータ11との接合組立において、精密加工されて位置決めピンによって一時的に連結し、接着することにより精度良く組み立てられる。ベース基板13には、それぞれの圧電素子部材12に外部駆動回路から独立した電気信号を送るための個別電極及び共通電極が形成されている。これらの電極により、外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電素子部材12に印加され、圧電素子部材12は歪を生じる。
The piezoelectric actuator 11 includes a plurality of
インクジェットヘッドがノズル4からインクを吐出する原理は上記通りであり、記録媒体上にインク画像を形成する装置に用いられる。なお、インクジェットヘッドは、高画質印字のための微小液滴を吐出するためには、それぞれの流路形状や数十μm単位の穴形状を、板厚40〜100μmのプレートに高精度、高密度に加工する必要がある。
The principle that the ink jet head discharges ink from the
さらに、振動板部材3の周囲には圧電アクチュエータ11の周囲を囲むフレーム部材17を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材17には共通液室18を形成している。この共通液室18にはインク供給口19を介して外部からインクが供給される。また、この共通液室18は、フィルタプレート5に設けたフィルタ部20を介してインク導入部8、流体抵抗部7及び加圧液室6に連通している。
Further, a
ここで、圧電素子部材12の、電圧を制御することによって微妙な伸縮変化が可能であるという特性を応用した本発明にかかるインクジェットヘッドのインク摘出方法について述べる。
Here, an ink extraction method for an inkjet head according to the present invention, to which the characteristic that the
かかるインクジェットヘッドにおいては、例えば圧電素子部材12の圧電素子柱12aに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子柱12aが収縮し、振動板部材3の振動板領域3aが変形して加圧液室6の容積が膨張することで、加圧液室6内にインクが流入し、その後圧電素子柱12aに印加する電圧を上げて圧電素子柱12aを積層方向に伸長させ、振動板領域3aをノズル4方向に変形させて加圧液室6の容積、体積を収縮させることにより、加圧液室6内のインクが加圧され、ノズル4からインク滴が吐出される。
In such an ink jet head, for example, by lowering the voltage applied to the piezoelectric element column 12a of the
そして、圧電素子柱12aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域3aが初期位置に復元し、加圧液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室18から加圧液室6内にインクが充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。また、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
Then, by returning the voltage applied to the piezoelectric element column 12a to the reference potential, the diaphragm region 3a is restored to the initial position, and the pressurized
次に、インクジェットヘッドにおけるフィルタ部20の詳細について図3ないし図8を参照して説明する。
Next, the details of the
図3は図2のA−A線の断面図であり、図4はインクジェットヘッドの各構成部品をノズル側から見た平面図、図5はインクジェットヘッドの各構成部品をアクチュエータ側から見た平面図である。流路板1に設けた各加圧液室6にそれぞれ連通するインク導入部8の隔壁10には、振動板部材3側の一部に隣り合うインク導入部8と、インク導入部8を相互に連通させる凹部10aとが形成され、複数の液導入部8は、上記により、凹部10aの振動板部材3側の一部が、ノズル配列方向領域にわたって相互に連通した構成となっている。合わせて、フィルタ部20が液導入部8の隔壁10で遮蔽されることがなくなり、フィルタ部20の面積を確保して液供給性の低下を防止することができる。
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, FIG. 4 is a plan view of each component of the inkjet head viewed from the nozzle side, and FIG. 5 is a plan view of each component of the inkjet head viewed from the actuator side. FIG. The
また、図6、図7はフィルタ孔の詳細な配置形状を示した図である。本発明にかかるインクジェットヘッドは、共通液室18とインク導入部8との間に、ノズル配列方向の全領域にわたって、液体をろ過するフィルタ部20を形成している。フィルタ部20は、図6に示すように複数の連通孔20aを千鳥状に配置し、あるいは、図7に示すように格子状に配置して構成している。
6 and 7 are diagrams showing the detailed arrangement of the filter holes. In the ink jet head according to the present invention, a
また、このフィルタ部20を構成する連通孔20a(20b)の内部形状(内側形状)は、図8(a)に示すようなテーパ形状、あるいは、同図(b)に示すような、ホーン形状に形成し、この連通孔20a(20b)の穴径は流路板1側の径でノズル4と同等かそれ以下の径となるよう形成されている。上記のようなテーパ形状、ホーン形状にするにはNi電鋳工法で製造することで容易に製造することができる。
Further, the internal shape (inner side shape) of the
フィルタ連通孔の配置においてヘッド両端部のインク供給口19近傍の連通孔20aにおいてのフィルタ部の板厚は厚くなっている。また、ヘッド中央部の連通孔20b部においてのフィルタ板厚は薄くなっている。インク供給口19からの位置に応じてフィルタ部板厚を変えることにより、インク供給口19、インク供給口19からチャンネル位置までの共通インク室18、フィルタ部の流体抵抗をすべて均一にすることができる。そのため、各チャンネル毎にかかる圧力損失を均一にすることができ、各個別液室にかかる負圧のチャンネルごとのバラツキを低減することができるため、噴射特性のバラツキの少ない印字品質の良好なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
In the arrangement of the filter communication holes, the plate thickness of the filter portion in the
フィルタ部20の板厚についてもNi電鋳工法により製造すれば、レジスト部のマスクの厚さを変更することにより、容易にインク供給口19の位置によるフィルタ部20の板厚変更が可能であり、容易に導入口19からの位置によって流体抵抗の異なるフィルタプレート5を製作することが可能となる。
If the thickness of the
ここで、フィルタ連通孔21の平面形状は、円形に限るものではなく、効率よく連通孔20a(20b)を整列することが可能である多角形とすることもできる。ただし、単位面積当たりの連通孔20a(20b)の開口率は流体抵抗に大きく影響する要素であるため、フィルタプレート加工時に考慮しなければならない。
Here, the planar shape of the
なお、フィルタ部20の流体抵抗を均一にするにあたっては、同一形状のフィルタ連通孔21の配置条件は同一にし、フィルタ部20の板厚調整のみで、フィルタ部20の流体抵抗を変えているため、異物の捕集性に関してはチャンネル間のバラツキは生じない。
In order to make the fluid resistance of the
ところで、インクジェットヘッドの共通液室内に配置するフィルタにおいてフィルタ部の流体抵抗の増加は、インクの供給性に大きな影響を及ぼすため、圧力損失はできる限り小さくする必要がある。そのため、フィルタ部は、流体抵抗の増加を低減するため、できる限り薄くすべきであるが、ここで発生する課題として、薄くすることによるフィルタプレート5単体の取り扱い性の低下やノズル板、流路板、振動板、にフィルタプレート5を接合する際、接合時の負荷によってフィルタプレート5の折れ等が考えられる。
By the way, in the filter disposed in the common liquid chamber of the ink jet head, an increase in the fluid resistance of the filter portion has a great influence on the ink supply performance, so the pressure loss needs to be as small as possible. Therefore, the filter portion should be made as thin as possible in order to reduce an increase in fluid resistance. However, as a problem that occurs here, the handling property of the
しかし、本実施形態のフィルタ部では、流体抵抗をすべて均一にするために、インク供給口19近傍であるフィルタプレート5の両端部の板厚を厚く、中央部を薄くなるように加工しているため、従来に比べ両端部の剛性が高い。そのため、フィルタプレート5の取扱性やフィルタプレートを搭載したヘッドのフィルタプレートの破損に伴う歩留まりの低下を改善することができる。
However, in the filter portion of this embodiment, in order to make all the fluid resistance uniform, processing is performed so that the plate thickness at both ends of the
また、本実施形態においては、フィルタ部の板厚は2段階的にフィルタ部の流体抵抗が変わるように設定しているが、インク供給口19からの距離によって、各チャンネル毎にフィルタ部の板厚を変更することによれば、さらにチャンネル間の流体抵抗のバラツキを低減でき、結果的に、より均一な圧力損失とすることができるため、吐出特性の良好なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
In the present embodiment, the plate thickness of the filter unit is set so that the fluid resistance of the filter unit changes in two steps, but the plate of the filter unit is set for each channel depending on the distance from the
このように、フィルタ部は、複数の加圧液室にそれぞれ通じる複数の液導入部と共通液室との間に配置され、複数の個別液室のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部を形成するフィルタ部材を備え、複数の液導入部は、フィルタ部材側の一部がノズル配列方向の全領域にわたって相互に連通し、フィルタ連通孔の長さをインク供給部19からの距離によって変えることにより、個別液室にかかる圧力損失を均一にすることができ、チャンネルバラツキの少ない良好なインクジェットを提供することができる。
In this way, the filter unit is disposed between the plurality of liquid introduction units that communicate with the plurality of pressurized liquid chambers and the common liquid chamber, and filters the liquid over the entire region in the nozzle arrangement direction of the plurality of individual liquid chambers. The plurality of liquid introduction parts are connected to each other over the entire region in the nozzle arrangement direction, and the length of the filter communication hole is set to the distance from the
次に、本実施形態のインクジェットヘッドを備える画像形成装置について図9及び図10を参照して説明する。 Next, an image forming apparatus including the ink jet head of this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
ここで、図9は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図であり、図10は同機構部の要部平面図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Here, FIG. 9 is a schematic configuration diagram for explaining the overall configuration of the mechanism section of the apparatus, and FIG. 10 is a plan view of the main section of the mechanism section.
This image forming apparatus is a serial type image forming apparatus, and a
このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドと、同ヘッドに駆動信号を与える電気回路基板と、同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド234を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有する液体吐出ヘッドユニット234a、234bを1つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド234aの一方の2列のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方の2列のノズル列はシアン(C)の液滴を、他方のヘッド234bの一方の2列のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方の2列のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは2ヘッド構成で4色の液滴を吐出する構成としているが、前述したように、1ヘッド当たり4ノズル列配置であるので、1個のヘッドで4色の各色を吐出させることもできる。
The
また、記録ヘッド234の前述したタンク4a、4bには各色の供給チューブ236を介して、供給ユニット224によって各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
Further, the
一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。
In order to feed the
搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
A double-
さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含むヘッドの維持回復装置である維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284を備えている。
Furthermore, a maintenance /
また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け288を配置し、この空吐出受け288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289を備えている。
Further, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In this image forming apparatus configured as described above, the
このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately applied to the charging
そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。
Therefore, by driving the
このように、この画像形成装置では、本発明にかかる液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、信頼性が向上する。 Thus, in this image forming apparatus, since the liquid discharge head according to the present invention is provided as a recording head, the reliability is improved.
液滴吐出記録方式の画像形成装置は、該装置内を搬送される用紙に対し、インクジェットヘッドからインク滴を吐出することにより画像形成を行うものである。かかる画像形成装置には、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出することにより画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態、つまり、固定された記録ヘッドの下部において用紙を搬送する際に、用紙に対して1パスで液滴吐出して画像を形成するライン型ヘッドによるライン型画像形成装置とがあり、画像形成速度については、後者の方が優れていることが知られている。ここで用紙とは、紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。 An image forming apparatus of a droplet discharge recording system forms an image by discharging ink droplets from an inkjet head onto a sheet transported in the apparatus. Such an image forming apparatus includes a serial type image forming apparatus that forms an image by ejecting droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a state in which the recording head does not move, that is, a fixed recording head. There is a line-type image forming apparatus using a line-type head that forms an image by ejecting liquid droplets in one pass when conveying a sheet in the lower part, and the latter is superior in image forming speed. It is known that Here, the paper is not limited to paper, but means OHP or the like, which means that ink droplets or other liquids can adhere to it, and is also referred to as a recording medium or a recording medium, recording paper, or recording paper. Is done.
また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。 “Ink” is not limited to ink, but is used as a general term for all liquids capable of image formation, such as recording liquid, fixing processing liquid, and liquid. DNA samples, resists, pattern materials, resins and the like are also included.
なお、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味し、該画像形成と同義語で使用する用語としては、記録、印字、印写、印刷等がある。 Note that image formation not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a medium, but also applies an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply landing a droplet on the medium). Examples of terms used synonymously with image formation include recording, printing, printing, printing, and the like.
本発明にかかる液滴吐出記録方式の画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液滴を吐出して画像形成を行う装置を広義に意味するものである。 An image forming apparatus of a droplet discharge recording system according to the present invention is an apparatus that forms an image by discharging droplets onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, and the like. It is meant in a broad sense.
本発明の他の実施形態では、インク供給口からチャンネル位置までの共通液室は、流体抵抗が均一であることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the common liquid chamber from the ink supply port to the channel position has a uniform fluid resistance.
本発明の他の実施形態では、フィルタプレートは、インク供給口の近傍では板厚が大きく、前記インク供給口から遠方になるにつれて板厚が薄くなることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the filter plate is characterized in that the plate thickness is large in the vicinity of the ink supply port, and the plate thickness decreases as the distance from the ink supply port increases.
本発明の他の実施形態では、フィルタ部の流体抵抗は、インク供給口からの距離に応じて各チャンネル毎に異なっていることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the fluid resistance of the filter unit is different for each channel according to the distance from the ink supply port.
本発明の他の実施形態では、フィルタプレートの厚さは、インク供給口からの距離に応じて各チャンネル毎に異なっていることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the thickness of the filter plate is different for each channel according to the distance from the ink supply port.
本発明の他の実施形態では、フィルタプレートは、電鋳製造で形成されることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the filter plate is formed by electroforming.
本発明の他の実施形態では、インクジェットヘッドを用いた液滴吐出装置としてもよい。 In another embodiment of the present invention, a droplet discharge device using an inkjet head may be used.
本発明の他の実施形態では、インクジェットヘッドを用いた画像形成装置としてもよい。 In another embodiment of the present invention, an image forming apparatus using an inkjet head may be used.
なお、上記実施形態は、本発明のインクジェットヘッドや画像形成装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、上記実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。
さらに、上記実施形態では、本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。したがって、上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
The above embodiment is a preferable specific example in the ink jet head and the image forming apparatus of the present invention, and may have various technically preferable limitations. However, the technical scope of the present invention is particularly limited to the present invention. Unless stated to limit the invention, it is not limited to these embodiments. Moreover, the component in the said embodiment can be replaced with the existing component etc. suitably, and various variations including the combination with another existing component are possible.
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to an image forming apparatus having a printer configuration has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to an apparatus, and can also be applied to an image forming apparatus using a liquid other than the narrowly defined ink or a fixing processing liquid. Therefore, the description of the above embodiment does not limit the contents of the invention described in the claims.
1 流路基板
2 ノズル板
3 振動板部材
4 ノズル
5 フィルタプレート
6 加圧液室
7 流体抵抗部
8 インク導入部
10 隔壁
10a 凹部
12 圧電素子部材
12a 圧電素子柱
17 フレーム部材
19 インク供給口
20 フィルタ部
20a 連通孔
20b 連通孔
21 フィルタ連通孔
22 流路ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノズルに対応した加圧液室を有する流路基板と、
前記加圧液室に連通する共通液室と、
前記共通液室に設けられたフィルタプレートを備えたインクジェットヘッドであって、
前記フィルタプレートは、ノズル配列方向のチャンネル全面にわたって配置され、インク供給口からの距離により厚みが異なり、インク供給口から遠ざかるほど流体抵抗が小さくなることを特徴とするインクジェットヘッド。 A nozzle plate having a plurality of nozzles;
A flow path substrate having a pressurized liquid chamber corresponding to the nozzle;
A common liquid chamber communicating with the pressurized liquid chamber;
An inkjet head comprising a filter plate provided in the common liquid chamber,
The ink jet head according to claim 1, wherein the filter plate is disposed over the entire surface of the channel in the nozzle arrangement direction, the thickness varies depending on the distance from the ink supply port, and the fluid resistance decreases as the distance from the ink supply port increases.
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