JP2018086804A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流入口からインクジェットヘッドの内部に流入したインクを流出口へと流すことができる、インクジェットヘッドとインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】内部流路は、インクジェットヘッドに供給されたインクを複数のノズルに流す。複数のノズルは、所定の間隔で並んで配列される。内部流路は、複数の支流路と共通液室と流入路と流出路を含む。共通液室は、複数のノズルが配列される方向に沿った状態で設けられる。共通液室には、ノズルとは反対側となる支流路の端部が繋がる。流入路は、流入口を含み、第一端部が共通液室に対して傾いた状態とされ、第一端部で共通液室の第二端部と繋がる。流出路は、流出口を含み、第三端部が共通液室に対して傾いた状態とされ、第三端部で共通液室の第四端部と繋がる。内部流路では、流入路と共通液室が連なる内部流路の第一角部で入隅状となる第一壁面部分は、流入路から共通液室にかけて弧状とされる。【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドとインクジェット記録装置に関する。

インクジェットヘッドに関する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、液体噴射装置の液体噴射ヘッドが開示されている。液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録ヘッドである。液体噴射ヘッドは、圧力発生室と、圧力発生手段と、マニホールドと、流入路と、流出路を備える。圧力発生室は、液体噴射面の面内方向に並設される。圧力発生室は、ノズル開口に連通する。圧力発生手段は、圧力発生室に圧力変化を生じさせる。マニホールドには、複数の圧力発生室が連通する。流入路は、加温された液体をマニホールドに供給する。流出路は、液体をマニホールドから流出させる。液体噴射ヘッドがインクジェット式記録ヘッドである場合、液体は、インクである。流入路は、マニホールドに連通する側に第一傾斜流路を有する。流出路は、マニホールドに連通する側に第二傾斜流路を有する。第一傾斜流路と第二傾斜流路では、第一面と第二面は、平坦面とされる。但し、第一面と第二面は、階段状又は曲面状とされてもよい。第一面は、液体噴射面の側となる第一傾斜流路又は第二傾斜流路の面である。第二面は、液体噴射面とは反対側となる第一傾斜流路又は第二傾斜流路の面である。

特開２０１５−１０１０３４号公報

インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドのノズルからインクが吐出される。インクは、例えば、色剤及び添加剤といった所定の成分を溶媒に分散させてなる。インクに含まれる全部又は一部の含有成分は、溶媒より比重が大きい。従って、インクジェット記録装置では、インクジェット記録装置の内部に存在するインクにおいて、含有成分の沈降を抑制するため、インクを循環させることがある。インクジェットヘッドには、流入口と流出口が設けられる。循環されるインクは、流入口を通過し、インクジェットヘッドの内部流路を流れる。内部流路は、インクを複数のノズルに流す、インクジェットヘッドの内部に形成された流路である。即ち、内部流路は、流入口から流出口へとインクを流す流路部分を含む。インクの一部は、内部流路をノズルの側に流れず、そのまま流出口の側に流れ、流出口を通過し、インクジェットヘッドの外部に流出する。発明者は、流入口を通過したインクが停滞することなく流出口へと流れる、内部流路の構造について検討した。内部流路でのインクの停滞は、インクの含有成分の沈降の要因となることがある。

本発明は、流入口からインクジェットヘッドの内部に流入したインクを流出口へと流すことができる、インクジェットヘッドとインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドであって、インクを吐出する複数のノズルと、前記インクジェットヘッドに供給された前記インクを前記複数のノズルに流す内部流路と、を備え、前記複数のノズルは、所定の間隔で並んで配列され、前記内部流路は、前記各ノズルと繋がる複数の支流路と、前記複数のノズルが配列される方向に沿った状態で設けられ、前記ノズルとは反対側となる前記支流路の端部が繋がる共通液室と、前記インクが流入する流入口を含み、前記流入口とは反対側の第一端部が前記共通液室に対して傾いた状態とされ、前記第一端部で前記共通液室の第二端部と繋がる流入路と、前記インクが流出する流出口を含み、前記流出口とは反対側の第三端部が前記共通液室に対して傾いた状態とされ、前記第三端部で前記第二端部とは反対側の前記共通液室の第四端部と繋がる流出路と、を含み、前記内部流路では、前記流入路と前記共通液室とが連なる前記内部流路の第一角部で入隅状となる第一壁面部分は、前記流入路から前記共通液室にかけて弧状とされる、インクジェットヘッドである。

このインクジェットヘッドによれば、内部流路の第一角部でインクが停滞することを抑制し、流入路から共通液室へのインクの流れをスムーズにすることができる。内部流路の第一角部でインクに含まれる含有成分の沈降を抑制することができる。

前記内部流路では、前記共通液室と前記流出路とが連なる前記内部流路の第二角部で入隅状となる第二壁面部分は、前記共通液室から前記流出路にかけて弧状とされる、ようにしてもよい。この構成によれば、内部流路の第二角部でインクが停滞することを抑制し、共通液室から流出路へのインクの流れをスムーズにすることができる。内部流路の第二角部でインクに含まれる含有成分の沈降を抑制することができる。

本発明の他の側面は、上述した何れかのインクジェットヘッドを含む記録部と、前記記録部と繋がり、前記インクを循環させる循環流路と、前記循環流路に設けられ、前記循環流路に前記インクを流す送液部と、を備える、インクジェット記録装置である。

このインクジェット記録装置によれば、インクを循環させ、インクに含まれる含有成分の沈降を抑制することができる。高品質な画像を記録することができる。

本発明によれば、流入口からインクジェットヘッドの内部に流入したインクを流出口へと流すことができる、インクジェットヘッドとインクジェット記録装置を得ることができる。

インクジェット記録装置の概略構成の一例を示す断面図である。

本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略し又は他の構成等に置換してもよい。他の構成を含むようにしてもよい。

＜インクジェット記録装置＞
インクジェット記録装置１０では、各種の記録媒体に画像が記録される。記録媒体としては、布帛又は建築用資材が例示される。画像の記録に用いられるインクは、例えば、ブラック、マゼンタ、イエロー及びシアンの４色である。但し、これら各色のインクとは異なる色のインクを用いるようにしてもよい。インクの色数は、３色以下又は５色以上としてもよい。実施形態では、インク色を区別することなく説明する。図１では、色毎の各部１５，２２，５０，６０，７０，７１に関する図示は、簡略化されている。ハッチングは、断面された部分を示す。図１では、記録媒体の図示は、省略されている。

インクジェット記録装置１０は、メインタンク１５と、記録部２０と、循環流路５０と、送液部６０と、補給流路７０と、補給弁７１を備える。メインタンク１５は、インクを貯留する。記録部２０は、記録媒体に画像を記録する。循環流路５０は、記録部２０と繋がる。循環流路５０には、メインタンク１５から供給されたインクが流れる。メインタンク１５から供給されたインクは、循環流路５０を流れて記録部２０に供給される。記録部２０に供給されたインクのうち、画像の記録に用いられないインクは、記録部２０から循環流路５０に流出する。即ち、循環流路５０は、インクを循環させる流路である。インクは、循環流路５０を流れて循環される。記録部２０と循環流路５０に関するこの他の説明は、後述する。送液部６０は、循環流路５０に設けられ、循環流路５０にインクを流す。送液部６０としては、送液用の公知のポンプが例示される。但し、送液部６０としては、ポンプとは異なる公知の機構を採用することもできる。

補給流路７０は、メインタンク１５と循環流路５０を繋ぐ。補給流路７０には、メインタンク１５から循環流路５０に供給されるインクが流れる。補給弁７１は、補給流路７０に設けられる。補給弁７１は、電磁弁であり、補給流路７０を開閉する。補給弁７１は、メインタンク１５から循環流路５０にインクが供給される場合、開かれた状態とされる。補給弁７１は、メインタンク１５から循環流路５０へのインクの供給を停止させる場合、閉じられた状態とされる。補給弁７１の開閉は、インクジェット記録装置１０の制御部によって制御される。制御部は、インクジェット記録装置１０で実行される各種の動作を制御する。例えば、インクジェット記録装置１０で実行される画像の記録を制御する。図１では、制御部の図示は、省略されている。

＜記録部＞
記録部２０は、キャリッジ２１と、インクジェットヘッド２２と、サブタンク４０と、接続流路４２を含む。キャリッジ２１には、インクジェットヘッド２２が搭載される。更に、記録部２０では、サブタンク４０が、キャリッジ２１上でインクジェットヘッド２２の鉛直方向の上側に設けられる。

インクジェットヘッド２２には、複数のノズル２３と内部流路２５が形成される。実施形態では、複数のノズル２３が形成されたインクジェットヘッド２２の面を、「吐出面２４」という。吐出面２４は、記録媒体の表面と対向する。記録媒体の表面は、インクジェット記録装置１０で画像が記録される記録媒体の面である。インクジェット記録装置１０で画像が記録される場合、インクは、複数のノズル２３から吐出される。吐出されたインクは、記録媒体に着弾する。着弾したインクは、画像を形成する。インクジェットヘッド２２では、複数のノズル２３は、第一方向に一定の間隔で配列される。図１では、ノズル２３の数は、１２個とされている。即ち、インクジェットヘッド２２では、１２個のノズル２３が、第一方向に一定の間隔で配列されている。第一方向に配列されるノズル２３によるノズル列は、公知のインクジェットヘッドと同様、複数列としてもよい。複数のノズル列とする場合、各ノズル列は、第四方向に並んで配置される。第四方向は、吐出面２４上で第一方向に直交する方向である。ノズル２３の数とノズル列の数は、諸条件を考慮して適宜決定される。図１で１点鎖線で示す仮想直線Ｌ１は、第一方向に沿った直線である。

内部流路２５は、インクジェットヘッド２２に供給されたインクを複数のノズル２３に流す。吐出面２４が記録媒体の表面と対向する状態でインクジェットヘッド２２がキャリッジ２１に設けられた場合、インクジェットヘッド２２の内部に形成された内部流路２５は、吐出面２４より鉛直方向の上側となる。内部流路２５は、複数の支流路２６と、共通液室３０と、流入路３１と、流出路３３を含む。支流路２６は、ノズル２３に繋がる内部流路２５の部分である。支流路２６の本数は、複数のノズル２３と同数とされる。即ち、支流路２６は、複数のノズル２３のそれぞれに対応させて設けられる。複数の支流路２６は、ノズル２３とは反対側となる端部で共通液室３０に繋がる。共通液室３０は、複数の支流路２６が分岐する内部流路２５の部分である。共通液室３０は、第一方向に沿った状態で吐出面２４に平行に設けられる。

流入路３１は、流入口３２を含む。流入路３１は、流入口３２とは反対側となる第一端部で共通液室３０の第二端部と繋がる。インクジェットヘッド２２に供給されるインクは、流入口３２からインクジェットヘッド２２の内部（内部流路２５）に流入する。流入路３１は、流入口３２から流入したインクを共通液室３０に流す内部流路２５の部分である。流入口３２は、インクジェットヘッド２２の鉛直方向の上側の面に形成される。流入路３１は、第一端部が共通液室３０に対して傾いた状態とされる。即ち、流入路３１は、第一端部が第一方向に対して傾いた第二方向に沿った状態とされる。図１で１点鎖線で示す仮想直線Ｌ２は、第二方向に沿った直線である。インクジェットヘッド２２では、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２のなす角度θ１は、諸条件を考慮して適宜設定される。例えば、角度θ１は、４５〜９０°の範囲の所定の値に設定される。角度θ１は、５０〜６０°の範囲の所定の値に設定するとよい。

流出路３３は、流出口３４を含む。流出路３３は、流出口３４とは反対側となる第三端部で共通液室３０の第四端部と繋がる。共通液室３０の第四端部は、第三端部とは反対側の共通液室３０の端部である。流出路３３は、支流路２６に流入することなく共通液室３０を通過したインクが流れる内部流路２５の部分である。流出路３３に到達したインクは、流出路３３を流出口３４の側に流れ、流出口３４からインクジェットヘッド２２の外部に流出する。即ち、流出路３３に到達したインクは、上述したように、記録部２０から循環流路５０に流出する。流出口３４は、インクジェットヘッド２２の鉛直方向の上側の面に形成される。流出路３３は、第三端部が共通液室３０に対して傾いた状態とされる。即ち、流出路３３は、第三端部が第一方向に対して傾いた第三方向に沿った状態とされる。図１で１点鎖線で示す仮想直線Ｌ３は、第三方向に沿った直線である。インクジェットヘッド２２では、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ３のなす角度θ２は、諸条件を考慮して適宜設定される。例えば、角度θ２は、４５〜９０°の範囲の所定の値に設定される。角度θ２は、５０〜６０°の範囲の所定の値に設定するとよい。

インクジェットヘッド２２では、角度θ１，θ２を共に９０°とした場合、第二方向と第三方向は、同一方向となる。例えば、図１に示すインクジェットヘッド２２に基づけば、第二方向と第三方向は、鉛直方向となる。この場合、流入路３１と流出路３３は、共に全体が鉛直方向に沿った状態となる。

内部流路２５では、内部流路２５の壁面のうちの第一壁面部分Ａが、流入路３１から共通液室３０にかけて弧状とされる。第一壁面部分Ａは、流入路３１と共通液室３０が連なる第一角部の入隅状となる内部流路２５の壁面部分である。第一壁面部分Ａは、第一角部で、吐出面２４の側となる内部流路２５の底面の一部を形成する内部流路２５の壁面部分でもある。「入隅」とは、２個の壁面が所定の角度をもって出会う所の内方の隅である。インクジェットヘッド２２では、第一角部で出会う２個の壁面は、吐出面２４の側となる流入路３１の第一端部の底面と、吐出面２４の側となる共通液室３０の底面（共通液室３０の第二端部の底面）である。図１に示す「Ａ」部は、第一壁面部分Ａに対応する。例えば、流入路３１が直径２ｍｍの流路である場合、第一壁面部分Ａは、流入路３１から共通液室３０にかけて半径１〜２ｍｍの範囲の所定の値の円弧状とされる。

内部流路２５では、内部流路２５の壁面のうちの第二壁面部分Ｂが、共通液室３０から流出路３３にかけて弧状とされる。第二壁面部分Ｂは、共通液室３０と流出路３３が連なる第二角部の入隅状となる内部流路２５の壁面部分である。第二壁面部分Ｂは、第二角部で、吐出面２４の側となる内部流路２５の底面の一部を形成する内部流路２５の壁面部分でもある。インクジェットヘッド２２では、第二角部で出会う２個の壁面は、吐出面２４の側となる共通液室３０の底面（共通液室３０の第四端部の底面）と、吐出面２４の側となる流出路３３の第三端部の底面である。図１に示す「Ｂ」部は、第二壁面部分Ｂに対応する。例えば、流出路３３が直径２ｍｍの流路である場合、第二壁面部分Ｂは、共通液室３０から流出路３３にかけて半径１〜２ｍｍの範囲の所定の値の円弧状とされる。

インクジェットヘッド２２では、サブタンク４０に接続された接続流路４２が流入口３２に接続される。即ち、記録部２０では、サブタンク４０とインクジェットヘッド２２が、接続流路４２を介して通じ合う。インクジェットヘッド２２では、循環流路５０が流出口３４に接続される。サブタンク４０からインクジェットヘッド２２に供給されるインクは、接続流路４２を流れて、流入口３２からインクジェットヘッド２２に流入する。インクジェットヘッド２２に供給されたインクは、ノズル２３から吐出され、又は流出口３４から流出する。即ち、インクは、流入口３２からインクジェットヘッド２２に流入し、流入路３１と共通液室３０と流出路３３を流出口３４の側に流れ、その後、流出口３４から循環流路５０に流出する。共通液室３０を流れるインクの一部は、支流路２６に流入し、ノズル２３の側に流れる。

サブタンク４０は、インクジェットヘッド２２に供給されるインクを貯留する。サブタンク４０には、検出器が設けられる。検出器は、サブタンク４０に貯留されたインクの量が下限値となった場合、下限値信号を出力する。上述したインクジェット記録装置１０の制御部は、検出器からの下限値信号に応じて、補給弁７１を開いた状態とする。これに伴い、メインタンク１５から循環流路５０へのインクの供給が開始され、サブタンク４０に貯留されたインクの量が増加する。その後、検出器は、サブタンク４０に貯留されたインクの量が上限値となった場合、上限値信号を出力する。制御部は、検出器からの上限値信号に応じて、補給弁７１を閉じた状態とする。これに伴い、メインタンク１５から循環流路５０へのインクの供給は、停止される。図１では、検出器の図示は、省略されている。

＜循環流路＞
循環流路５０は、供給流路５１と、回収流路５２を含む。図１で、循環流路５０を形成する供給流路５１と回収流路５２の近傍に示す矢印「循環方向」は、インクジェット記録装置１０でインクが循環される場合、循環されるインクが循環流路５０を流れる方向を示す。供給流路５１は、送液部６０と記録部２０を繋ぐ。供給流路５１には、送液部６０から流出し記録部２０に流入するインクが流れる。送液部６０から流出したインクは、供給流路５１を流れて記録部２０のサブタンク４０に流入する。

回収流路５２は、記録部２０と送液部６０を繋ぐ。回収流路５２には、記録部２０から流出し送液部６０に流入するインクが流れる。即ち、インクジェットヘッド２２の流出口３４から流出したインクは、回収流路５２を流れて送液部６０に流入する。回収流路５２には、補給流路７０が接続される。

＜実施形態の効果＞
実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）インクジェットヘッド２２では、流入路３１と共通液室３０が連なる内部流路２５の第一角部の入隅状となる第一壁面部分Ａは、流入路３１から共通液室３０にかけて弧状とされる（図１参照）。そのため、内部流路２５の第一角部でインクが停滞することを抑制し、流入路３１から共通液室３０へのインクの流れをスムーズにすることができる。内部流路２５の第一角部でインクに含まれる含有成分の沈降を抑制することができる。

（２）インクジェットヘッド２２では、共通液室３０と流出路３３が連なる内部流路２５の第二角部の入隅状となる第二壁面部分Ｂは、共通液室３０から流出路３３にかけて弧状とされる（図１参照）。そのため、内部流路２５の第二角部でインクが停滞することを抑制し、共通液室３０から流出路３３へのインクの流れをスムーズにすることができる。内部流路２５の第二角部でインクに含まれる含有成分の沈降を抑制することができる。

（３）インクジェット記録装置１０では、循環流路５０が記録部２０に繋がれ、循環流路５０には、送液部６０が設けられる（図１参照）。インクジェット記録装置１０では、インクが循環される。そのため、インクに含まれる含有成分の沈降を抑制することができる。高品質な画像を記録することができる。

＜変形例＞
実施形態は、次のようにすることもできる。以下に示す変形例のうちの幾つかの構成は、適宜組み合わせて採用することもできる。以下では上記とは異なる点を説明することとし、同様の点についての説明は、適宜省略する。

（１）インクジェット記録装置１０は、シリアル型及びライン型の何れであってもよい。即ち、インクジェットヘッド２２は、インクジェット記録装置１０の形式に関わらず採用することができる。インクジェット記録装置１０がシリアル型である場合、上述した第一方向は、搬送方向に沿った方向となる。搬送方向は、画像の記録時に記録媒体が搬送される方向である。従って、複数のノズル２３は、搬送方向に沿った方向に配列される。インクジェット記録装置１０がライン型である場合、上述した第一方向は、搬送方向に直交する方向となる。従って、複数のノズル２３は、搬送方向に直交する方向に配列される。シリアル型及びライン型のインクジェット記録装置は、既に実用化された形式であり、共に公知である。従って、これらに関するこの他の説明は、省略する。

（２）記録部２０は、サブタンク４０を含む。サブタンク４０は、省略してもよい。この場合、接続流路４２は、省略される。循環流路５０の供給流路５１では、送液部６０とは反対側の端部が、接続流路４２と同様、インクジェットヘッド２２の流入口３２に接続される。記録部には、第一サブタンクとして上述したサブタンク４０を設け、更に、サブタンク４０とは別の第二サブタンクを設けてもよい。第二サブタンクは、流出口３４から流出したインクを貯留する。即ち、記録部では、キャリッジ２１上で、サブタンク４０が流入口３２の鉛直方向の上側に設けられ（図１参照）、第二サブタンクが流出口３４の鉛直方向の上側に設けられる。第二サブタンクには、サブタンク４０と接続流路４２と同様の態様で、接続流路４２と同様の接続流路が接続される。更に、第二サブタンクには、循環流路５０の回収流路５２が接続される。記録部では、インクジェットヘッド２２と第二サブタンクは、接続流路４２と同様の接続流路を介して通じ合う。即ち、第二サブタンクに接続された前述の接続流路が流出口３４に接続される。インクジェットヘッド２２の流出口３４から流出したインクは、前述の接続流路を流れて第二サブタンクに流入する。第二サブタンクに貯留されたインクは、第二サブタンクから循環流路５０（回収流路５２）に流出する。

１０ インクジェット記録装置、 １５ メインタンク、 ２０ 記録部
２１ キャリッジ、 ２２ インクジェットヘッド、 ２３ ノズル、 ２４ 吐出面
２５ 内部流路、 ２６ 支流路、 ３０ 共通液室、 ３１ 流入路
３２ 流入口、 ３３ 流出路、 ３４ 流出口、 ４０ サブタンク
４２ 接続流路、 ５０ 循環流路、 ５１ 供給流路、 ５２ 回収流路
６０ 送液部、 ７０ 補給流路、 ７１ 補給弁、 Ａ 第一壁面部分
Ｂ 第二壁面部分、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 仮想直線、 θ１，θ２ 角度

Claims (3)

1. インクジェット記録装置のインクジェットヘッドであって、
   インクを吐出する複数のノズルと、
   前記インクジェットヘッドに供給された前記インクを前記複数のノズルに流す内部流路と、を備え、
   前記複数のノズルは、所定の間隔で並んで配列され、
   前記内部流路は、
   前記各ノズルと繋がる複数の支流路と、
   前記複数のノズルが配列される方向に沿った状態で設けられ、前記ノズルとは反対側となる前記支流路の端部が繋がる共通液室と、
   前記インクが流入する流入口を含み、前記流入口とは反対側の第一端部が前記共通液室に対して傾いた状態とされ、前記第一端部で前記共通液室の第二端部と繋がる流入路と、
   前記インクが流出する流出口を含み、前記流出口とは反対側の第三端部が前記共通液室に対して傾いた状態とされ、前記第三端部で前記第二端部とは反対側の前記共通液室の第四端部と繋がる流出路と、を含み、
   前記内部流路では、前記流入路と前記共通液室とが連なる前記内部流路の第一角部で入隅状となる第一壁面部分は、前記流入路から前記共通液室にかけて弧状とされる、インクジェットヘッド。
2. 前記内部流路では、前記共通液室と前記流出路とが連なる前記内部流路の第二角部で入隅状となる第二壁面部分は、前記共通液室から前記流出路にかけて弧状とされる、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッドを含む記録部と、
   前記記録部と繋がり、前記インクを循環させる循環流路と、
   前記循環流路に設けられ、前記循環流路に前記インクを流す送液部と、を備える、インクジェット記録装置。

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