JP2015112838A - 液滴吐出ヘッドと画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】流体抵抗流路の断面積を変えることのできる液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】インクが充填される液室101と、この液室101の一部を区画形成するとともにノズル孔106Aを有する基板106と、液室101内に圧力を発生させる駆動用圧電素子110と、記録液を収容した容器からその記録液を液室101へ供給するための供給流路105とを備え、駆動用圧電素子110で発生したエネルギによって、液室101内に充填されているインクをノズル孔106Aから吐出させる液滴吐出ヘッドであって、供給流路105の断面積を変えて供給流路105の流路抵抗値を変える流路抵抗調整用圧電素子150を設けた。
【選択図】図5
【解決手段】インクが充填される液室101と、この液室101の一部を区画形成するとともにノズル孔106Aを有する基板106と、液室101内に圧力を発生させる駆動用圧電素子110と、記録液を収容した容器からその記録液を液室101へ供給するための供給流路105とを備え、駆動用圧電素子110で発生したエネルギによって、液室101内に充填されているインクをノズル孔106Aから吐出させる液滴吐出ヘッドであって、供給流路105の断面積を変えて供給流路105の流路抵抗値を変える流路抵抗調整用圧電素子150を設けた。
【選択図】図5
Description
この発明は、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置とに関する。
従来から、圧電体素子を用いてノズル孔からインクを吐出させてシート材に画像を形成する液滴吐出ヘッドが知られている(特許文献1参照)。
かかる液滴吐出ヘッドは、ノズル孔を有する液室と、この液室にノズル孔から液滴を吐出させるためのエネルギを発生させる圧電体素子と、液室にインクを供給するための共通液室及び流体抵抗流路等とを有している。
このような液滴吐出ヘッドには、液室と共通液室とを連通した流体抵抗流路が設けられており、この流体抵抗流路の断面積はインクの粘性などのインク特性やノズル孔の径などに合わせて設計されている。
このため、インク特性の異なるインクを使用することができないという問題があった。
この発明の目的は、流体抵抗流路の断面積を変えることのできる液滴吐出ヘッドを提供することにある。
請求項1の発明は、記録液が充填される液室と、
この液室の一部を区画形成するとともにノズル孔を有するノズル板と、
前記液室内に圧力を発生させるエネルギ発生手段と、
容器から送給された記録液を前記液室へ供給するための供給流路とを備え、前記エネルギ発生手段で発生したエネルギによって、前記液室内に充填されている記録液を前記ノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記供給流路の断面積を変えて該供給流路の流路抵抗を調整する流路抵抗調整手段を設けたことを特徴とする。
この液室の一部を区画形成するとともにノズル孔を有するノズル板と、
前記液室内に圧力を発生させるエネルギ発生手段と、
容器から送給された記録液を前記液室へ供給するための供給流路とを備え、前記エネルギ発生手段で発生したエネルギによって、前記液室内に充填されている記録液を前記ノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記供給流路の断面積を変えて該供給流路の流路抵抗を調整する流路抵抗調整手段を設けたことを特徴とする。
この発明によれば、流体抵抗流路の断面積を変えることができる。
以下、この発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
[第1実施例]
図1及び図2に画像形成装置であるインクジェット記録装置10を示す。このインクジェット記録装置10は、給紙機構12と、液滴吐出ヘッド100を備えたキャリッジ13と、キャリッジ13を移動させる駆動機構20と、搬送機構30と、排紙機構40等とを備えている。
[給紙機構、搬送機構、排紙機構]
給紙機構12は、給紙トレイ14に載置されているシート材SHを液滴吐出ヘッド100へ給紙するための給紙ローラ15などを有している。
図1及び図2に画像形成装置であるインクジェット記録装置10を示す。このインクジェット記録装置10は、給紙機構12と、液滴吐出ヘッド100を備えたキャリッジ13と、キャリッジ13を移動させる駆動機構20と、搬送機構30と、排紙機構40等とを備えている。
[給紙機構、搬送機構、排紙機構]
給紙機構12は、給紙トレイ14に載置されているシート材SHを液滴吐出ヘッド100へ給紙するための給紙ローラ15などを有している。
搬送機構30は、給紙機構12によって給紙されたシート材SHを液滴吐出ヘッド100へ搬送する搬送ローラ31〜33などを有している。
排紙機構40は、画像形成されたシート材SHを排紙トレイ16へ排紙する排紙ローラ41,42などを有している。
[キャリッジ]
キャリッジ13は、シート材SHの排紙方向と直交する方向(図2の紙面と直交する方向)に沿って設けたメインシャフト17に沿って移動可能に設けられている。キャリッジ13にはインクカートリッジ18が着脱可能に取り付けられており、インクカートリッジ18は、例えばシアン,マゼンタ,イエロー及びブラックの4色のインク(記録液)が充填された4つのカートリッジを備えている。
[駆動機構]
駆動機構20は、駆動モータ21と、駆動プーリ22及び従動プーリ23に巻回されたタイミングベルト24等とを有している。タイミングベルト24は、駆動モータ21によって回転移動されることによって、キャリッジ13をメインシャフト17に沿って移動させていく構成となっている。
[液滴吐出ヘッド]
液滴吐出ヘッド100は、図3に示すように、並設された複数の液室101と、複数の駆動用圧電素子110と、各液室101にインク(記録液)を供給するための共通液室102と、複数の流路抵抗調整用圧電素子150などとを有している。
[キャリッジ]
キャリッジ13は、シート材SHの排紙方向と直交する方向(図2の紙面と直交する方向)に沿って設けたメインシャフト17に沿って移動可能に設けられている。キャリッジ13にはインクカートリッジ18が着脱可能に取り付けられており、インクカートリッジ18は、例えばシアン,マゼンタ,イエロー及びブラックの4色のインク(記録液)が充填された4つのカートリッジを備えている。
[駆動機構]
駆動機構20は、駆動モータ21と、駆動プーリ22及び従動プーリ23に巻回されたタイミングベルト24等とを有している。タイミングベルト24は、駆動モータ21によって回転移動されることによって、キャリッジ13をメインシャフト17に沿って移動させていく構成となっている。
[液滴吐出ヘッド]
液滴吐出ヘッド100は、図3に示すように、並設された複数の液室101と、複数の駆動用圧電素子110と、各液室101にインク(記録液)を供給するための共通液室102と、複数の流路抵抗調整用圧電素子150などとを有している。
液室101の並設方向は、キャリッジ13の移動方向と直交する方向に設定されている。図3において、液室101は1つだけ表示されているが左右方向に複数形成されている。
各液室101は、振動板103と隔壁部材104と基板106と区画部材107とで区画形成されており、液室101と共通液室102とが供給流路105で連通されている。供給流路105は、振動板103と隔壁部材104と基板106とで形成され、共通液室102のインクを液室101へ供給するための流路となっている。109は区画部材である。
振動板103の上には基板108が載置され、この基板108に設けた液体供給穴108Aを介してインクカートリッジ18のインクが共通液室102へ送給されるようになっている。
供給流路105内には、図4及び図5に示すように流路抵抗調整用圧電素子(流路抵抗調整手段)150が配置されており、流路抵抗調整用圧電素子150は振動板103の下面に取り付けられている。
流路抵抗調整用圧電素子150は、例えばチタン酸ジルコ酸鉛などからなる圧電体151と、この圧電体151を上下から挟み込んだ電極152,153とを有する圧電素子からなる。
流路抵抗調整用圧電素子150は、電極152,153間に印加される電圧によって膨縮し、図5に示す実線の状態から鎖線の状態に膨張したり、逆に鎖線の状態から実線の状態へ収縮したりする。これにより、供給流路105の断面積を調整することができるようになっている。すなわち、供給流路105の流路抵抗を調整することができるようになっている。
液室101の底部(一部)を形成(区画)する基板(ノズル板)106には、各液室101に対応してノズル孔106Aがそれぞれ形成されている。また、液室101の上部を形成する振動板103の上面には、各液室101に対応して駆動用圧電素子(エネルギ発生手段)110が設けられている。
駆動用圧電素子110の駆動により、液室101に加圧エネルギが発生し、この加圧エネルギによって液室101のノズル孔106Aからインクが吐出されてシート材SH上に画像を形成していく。駆動用圧電素子110は、従来と同様な構成なのでその説明は省略する。
液滴吐出ヘッド100は、4つのインクカートリッジ18に対応してキャリッジ13に4つ設けられている。
[制御系]
図7はインクジェット記録装置10の制御系の構成を示すブロック図である。図7において、200は画像データDなどに基づいて駆動モータ21や、4つの液滴吐出ヘッド100のそれぞれの複数の駆動用圧電素子110を制御する制御装置である。また、制御装置200は、メモリMに記憶された液特性であるインク特性データとインクの温度を検出する温度センサSの検出信号とに基づいて、各液滴吐出ヘッド100の複数の流路抵抗調整用圧電素子150を制御するようになっている。
[制御系]
図7はインクジェット記録装置10の制御系の構成を示すブロック図である。図7において、200は画像データDなどに基づいて駆動モータ21や、4つの液滴吐出ヘッド100のそれぞれの複数の駆動用圧電素子110を制御する制御装置である。また、制御装置200は、メモリMに記憶された液特性であるインク特性データとインクの温度を検出する温度センサSの検出信号とに基づいて、各液滴吐出ヘッド100の複数の流路抵抗調整用圧電素子150を制御するようになっている。
なお、インク特性データは粘性などを示す特性データである。温度センサSは各液滴吐出ヘッド100に設けられている。
メモリMに記憶されているインク特性データは、4つのインクカートリッジ18のそれぞれのインク特性データであり、異なる特性のインクを使用する場合には操作部202の操作によって書き換えられるようになっている。
201は操作部202の操作などに基づいて給紙機構12や搬送機構30や排紙機構40などを制御する中央制御装置である。
[動 作]
次に、上記のように構成されるインクジェット記録装置10及び液滴吐出ヘッド100の動作について説明する。なお、液滴吐出ヘッド100の各液室101にインクが充填されているものとして説明する。
[動 作]
次に、上記のように構成されるインクジェット記録装置10及び液滴吐出ヘッド100の動作について説明する。なお、液滴吐出ヘッド100の各液室101にインクが充填されているものとして説明する。
インクジェット記録装置10に画像データDが入力され、操作部202のスタートスイッチなどが操作されると、中央制御装置201は、給紙機構12及び搬送機構30を制御してシート材SHを液滴吐出ヘッド100へ給紙させる。
一方、制御装置200は、メモリMに記憶されたインク特性データと温度センサSが検出するインクの温度とに基づいて流路抵抗調整用圧電素子150を制御し、液滴吐出ヘッド100の各供給流路105の流路抵抗を調整する。例えば、インクの粘性が高い場合には図8に示すように流路抵抗調整用圧電素子150を収縮させ、インクの粘性が低い場合には図9に示すように流路抵抗調整用圧電素子150を膨張させる。
制御装置200は、上記制御を各液滴吐出ヘッド100の複数の流路抵抗調整用圧電素子150に対して行う。
この後、制御装置200は、画像データDに基づいて各液滴吐出ヘッド100のそれぞれの複数の駆動用圧電素子110を制御して、液室101のノズル孔106Aからインクを吐出させて、シート材SH上に画像を形成していく。
画像が形成されたシート材SHは、搬送機構30や排紙機構40などにより排紙トレイ16に排紙される。
ところで、インクの粘性に応じて流路抵抗調整用圧電素子150を制御して各供給流路105の流路抵抗を調整するものであるから、各液室101のノズル孔106Aから適正量のインクを吐出させることができる。このため、インクの粘性に応じてインクの吐出量が少なくなったり、多くなったりすることがなく、インクの粘性に拘わりなく鮮明な画像を形成することができる。
また、いままで使用していたインクと異なる種類のインクが充填されているインクカートリッジ18と交換した場合、このインクカートリッジ18のインクの特性を操作部202の操作により入力して、メモリMに記憶されているインクの特性データを更新する。
制御装置200は、更新されたメモリMのインクの特性データに基づいて、流路抵抗調整用圧電素子150を制御するので、多種多様のインクに対応することができる。このため、使用するインク別に液滴吐出ヘッドを設計する必要がなく、液滴吐出ヘッド100の共通化を図ることが可能となる。
[第2実施例]
図10は、制御装置200の駆動用圧電素子110と流路抵抗調整用圧電素子150との制御のタイミングを示したタイムチャートである。
[第2実施例]
図10は、制御装置200の駆動用圧電素子110と流路抵抗調整用圧電素子150との制御のタイミングを示したタイムチャートである。
制御装置200は、第1実施例と同様に、インクの特性や温度に応じて流路抵抗調整用圧電素子150を制御して供給流路105の流路抵抗を調整する。このときの流路抵抗調整用圧電素子150の高さを図5に示すようにH1とする。
制御装置200は、画像データDに基づいて駆動用圧電素子110を制御して、例えば図10に示す期間T1a〜T3aで液室101のノズル孔106Aからインクを吐出させる。このとき、制御装置200は、流路抵抗調整用圧電素子150を制御して、その期間T1a〜T3aで流路抵抗調整用圧電素子150の高さをH2(H1<H2)にする。
これにより、供給流路105の流路抵抗が大きくなり、インクの吐出時に液室101のインクが共通液室102へ戻ることが抑制され、インクの吐出量が適正に保たれることになる。また、インクの戻りが抑制されることにより、効率よく液滴を吐出させることができる。
また、インクを吐出しない期間すなわち期間T1b,T2bでは、流路抵抗調整用圧電素子150の高さがH3(H1>H3)に制御され、供給流路105の流路抵抗が小さくなる。このため、共通液室102から液室101へのインクの供給が速やかに行われることになる。
流路抵抗調整用圧電素子150の高さH2,H3をインクの特性に応じて制御するようにすれば、より一層の液滴吐出ヘッド100の共通化を図ることができ、インク吐出時のシーケンス制御でオンデマンドの調整が可能となる。
以上、この発明の実施例を説明したが、上記実施例での配置、個数等は一例であり、この発明はこれらに限定されるものではない。また、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
100 液滴吐出ヘッド
101 液室
105 供給流路
106 基板(ノズル板)
106A ノズル孔
110 駆動用圧電素子(エネルギ発生手段)
150 流路抵抗調整用圧電素子(流路抵抗調整手段:圧電素子)
SH シート材
101 液室
105 供給流路
106 基板(ノズル板)
106A ノズル孔
110 駆動用圧電素子(エネルギ発生手段)
150 流路抵抗調整用圧電素子(流路抵抗調整手段:圧電素子)
SH シート材
Claims (5)
- 記録液が充填される液室と、
この液室の一部を区画形成するとともにノズル孔を有するノズル板と、
前記液室内に圧力を発生させるエネルギ発生手段と、
容器から送給された記録液を前記液室へ供給するための供給流路とを備え、前記エネルギ発生手段で発生したエネルギによって、前記液室内に充填されている記録液を前記ノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記供給流路の断面積を変えて該供給流路の流路抵抗を調整する流路抵抗調整手段を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記流路抵抗調整手段は、圧電素子であることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記エネルギ発生手段がエネルギを発生させて前記ノズル孔から液滴を吐出させる際に前記圧電素子を膨張させ、前記液室に記録液を供給する際に前記圧電素子を収縮させることを特徴とする請求項2に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記圧電素子の膨張及び収縮は、前記記録液の液特性に応じて行うことを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013258037A JP2015112838A (ja) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | 液滴吐出ヘッドと画像形成装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=53527084
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JP (1) | JP2015112838A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019025694A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
JP2019093683A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
EP3381692B1 (en) * | 2017-03-28 | 2022-02-16 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
-
2013
- 2013-12-13 JP JP2013258037A patent/JP2015112838A/ja active Pending
Cited By (5)
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EP3381692B1 (en) * | 2017-03-28 | 2022-02-16 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
JP2019025694A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
JP6992305B2 (ja) | 2017-07-27 | 2022-01-13 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
JP2019093683A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
US10618276B2 (en) | 2017-11-28 | 2020-04-14 | Seiko Epson Corporation | Controlling ejection nozzles and non-ejection nozzles separately in multiple states |
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