JP2019089204A - 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
インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置Info
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Abstract
【課題】本発明の課題は、小型にしても、移動時におけるヘッド内の圧力変動が抑えられるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することである。【解決手段】本発明のインクジェットヘッド1は、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置100に搭載するインクジェットヘッド1であって、インクを射出する複数のノズル11と、複数のノズル11にそれぞれ連通する複数の圧力室311と、複数の圧力室311の内部の圧力変化を生じさせることにより、ノズル11からインクを射出させる圧力発生手段(圧電素子42)と、を有するヘッドチップ2と、複数の圧力室311に供給するインクを貯留するインク室3と、を備え、インクジェットヘッド1の移動方向に交差するインク室3の外周壁3aに、圧力に応じて弾性変形してインク室3の容積を変更可能なダンパー3cを有することを特徴とする。【選択図】図4
Description
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
従来、インクジェットヘッドに備えられた複数のノズルからインクの液滴を射出して記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
例えば、特許文献1には、移動可能なキャリッジと、キャリッジに搭載されたインクを貯留するサブタンクと、当該サブタンクの下部に取り付けられたインクジェットヘッド等を備え、当該サブタンクにはダンパー室が設けられているインクジェット記録装置が開示されている。このようなインクジェット記録装置では、キャリッジが移動しながら、インクジェットヘッドのノズルからインクを射出することによって、記録用紙に印刷を行うことができる。
しかしながら、特許文献1の従来のインクジェット記録装置では、キャリッジが移動しながらインクの射出が行われるため、インクジェットヘッドのインク流路内で圧力変動が生じやすく、それによりインクの射出安定性が低下するという問題がある。
ここで、特許文献1のインクジェット記録装置では、サブタンクにダンパー室が設けられているため、ダンパー室付近の圧力変動を抑えることは可能である。しかしながら、ダンパー室はインクジェットヘッドからは離れた位置にあり、かつキャリッジの移動方向と平行な位置に設けられているため、インクジェットヘッドのインク流路内での圧力変動を抑える効果は低い。
ここで、特許文献1のインクジェット記録装置では、サブタンクにダンパー室が設けられているため、ダンパー室付近の圧力変動を抑えることは可能である。しかしながら、ダンパー室はインクジェットヘッドからは離れた位置にあり、かつキャリッジの移動方向と平行な位置に設けられているため、インクジェットヘッドのインク流路内での圧力変動を抑える効果は低い。
ところで、近年のインクジェット記録装置の小型化により、インクジェットヘッドも小型にすることが求められている。インクジェットヘッドを小型にすると、インクジェットヘッド内の流路が狭くなりやすいため、流路抵抗が大きくなり、ヘッド内の圧力変動が生じやくなるという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、小型にしても、移動時におけるヘッド内の圧力変動が抑えられるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することである。
上記課題の解決のために、請求項1に記載の発明は、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置に搭載するインクジェットヘッドであって、
インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部の圧力変化を生じさせることにより、前記ノズルからインクを射出させる圧力発生手段と、を有するヘッドチップと、
前記複数の圧力室に供給するインクを貯留するインク室と、を備え、
前記インクジェットヘッドの移動方向に交差する前記インク室の外周壁に、圧力に応じて弾性変形して前記インク室の容積を変更可能なダンパーを有することを特徴とする。
インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部の圧力変化を生じさせることにより、前記ノズルからインクを射出させる圧力発生手段と、を有するヘッドチップと、
前記複数の圧力室に供給するインクを貯留するインク室と、を備え、
前記インクジェットヘッドの移動方向に交差する前記インク室の外周壁に、圧力に応じて弾性変形して前記インク室の容積を変更可能なダンパーを有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ダンパーは、前記インクジェットヘッドの移動方向に垂直な前記インク室の前記外周壁に設けられていることを特徴とする。
前記ダンパーは、前記インクジェットヘッドの移動方向に垂直な前記インク室の前記外周壁に設けられていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インクジェットヘッドの移動方向が、前記インクジェットヘッドの主走査方向であることを特徴とする。
前記インクジェットヘッドの移動方向が、前記インクジェットヘッドの主走査方向であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インク室は、複数に分離されていることを特徴とする。
前記インク室は、複数に分離されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ヘッドチップの前記複数のノズルが形成された面と反対側の面に、前記複数の圧力室に前記インク室からインクを供給するためのインク供給孔が、前記複数の圧力室の各々に対して1つずつ設けられていることを特徴とする。
前記ヘッドチップの前記複数のノズルが形成された面と反対側の面に、前記複数の圧力室に前記インク室からインクを供給するためのインク供給孔が、前記複数の圧力室の各々に対して1つずつ設けられていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ダンパーは、金属又はセラミックによって形成されていることを特徴とする。
前記ダンパーは、金属又はセラミックによって形成されていることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ダンパーは、有機フィルムによって形成されていることを特徴とする。
前記ダンパーは、有機フィルムによって形成されていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、
請求項1から7までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするシリアルヘッド方式のインクジェット記録装置である。
請求項1から7までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするシリアルヘッド方式のインクジェット記録装置である。
本発明によれば、小型にしても、移動時におけるヘッド内の圧力変動が抑えられるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。また、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[インクジェット記録装置]
本実施形態のインクジェット記録装置100は、記録媒体を搬送しながら、その搬送方向(Y方向)と直交する方向である主走査方向(X方向)にインクジェットヘッドを移動させてインクを射出し、画像を形成するシリアルヘッド方式である。
インクジェット記録装置100は、搬送ベルト101と、キャリッジレール102と、キャリッジ103と、インクラック104等で構成されている(図1)。
本実施形態のインクジェット記録装置100は、記録媒体を搬送しながら、その搬送方向(Y方向)と直交する方向である主走査方向(X方向)にインクジェットヘッドを移動させてインクを射出し、画像を形成するシリアルヘッド方式である。
インクジェット記録装置100は、搬送ベルト101と、キャリッジレール102と、キャリッジ103と、インクラック104等で構成されている(図1)。
搬送ベルト101は、上面に記録媒体を支持し、搬送ローラー(図示省略)の駆動により、当該記録媒体を搬送方向(Y方向)に搬送する。
キャリッジ103には、インクを射出することができるインクジェットヘッド1が備えられたヘッドユニット105(図2参照)が内部に備えられており、キャリッジレール102に沿って、図1中矢印Xで示される主走査方向に往復移動するようになっている。
キャリッジ103には、インクを射出することができるインクジェットヘッド1が備えられたヘッドユニット105(図2参照)が内部に備えられており、キャリッジレール102に沿って、図1中矢印Xで示される主走査方向に往復移動するようになっている。
インクラック104には、インクジェットヘッド1に供給するためのインクを貯蔵するインクタンクが格納されており、当該インクタンクから、例えば、フレキシブルチューブ(図示省略)を介してインクジェットヘッド1にインクが供給されるようになっている。
[ヘッドユニット]
ヘッドユニット105は、キャリッジ103の内部に、記録媒体の搬送方向(Y方向)に直交する主走査方向(X方向)に並列して設けられている(図2)。なお、図2は、ヘッドユニット105の1つを示した主走査方向(X方向)の端部付近の底面図であり、記録媒体と対向する面を示している。なお、以下の説明において、記録媒体の搬送方向(Y方向)を副走査方向ともいう。
ヘッドユニット105は、キャリッジ103の内部に、記録媒体の搬送方向(Y方向)に直交する主走査方向(X方向)に並列して設けられている(図2)。なお、図2は、ヘッドユニット105の1つを示した主走査方向(X方向)の端部付近の底面図であり、記録媒体と対向する面を示している。なお、以下の説明において、記録媒体の搬送方向(Y方向)を副走査方向ともいう。
ヘッドユニット105には、インクジェットヘッド1が主走査方向(X方向)に1次元に複数配列されて取り付け固定されている。また、複数のインクジェットヘッド1が、副走査方向(Y方向)に2列平行となるように設けられ、全体として千鳥格子状の配置となる位置関係で固定されている。ヘッドユニット105は、このように配置されたインクジェットヘッド1から、例えば、シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y),ブラック(K)のインクを記録媒体に向けて射出する。
また、本実施形態のヘッドユニット105には、例えば、2色のインクを射出することができるインクジェットヘッド1が備えられている。インクジェットヘッド1としては、例えば、シアン(C)及びマゼンタ(M)の2色、又は、イエロー(Y)及びブラック(K)の2色のインクを射出できるインクジェットヘッド1が設けられている。そして、例えば、インクジェット記録装置100には、シアン(C)及びマゼンタ(M)のインクを射出するインクジェットヘッド1が設けられたヘッドユニット105と、イエロー(Y)及びブラック(K)のインクを射出するインクジェットヘッド1が設けられた他のヘッドユニット105とが、2つ並んでキャリッジ103に搭載されている。
[インクジェットヘッド]
インクジェットヘッド1の構成について、図3〜7に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、主走査方向(X方向)及び副走査方向(Y方向)にそれぞれ直交する方向をZ方向とする。なお、図3A及び図3Bでは、説明の便宜上、接続部材4を透かして、ダンパー3cの位置が見えるように図示している。
インクジェットヘッド1の構成について、図3〜7に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、主走査方向(X方向)及び副走査方向(Y方向)にそれぞれ直交する方向をZ方向とする。なお、図3A及び図3Bでは、説明の便宜上、接続部材4を透かして、ダンパー3cの位置が見えるように図示している。
インクジェットヘッド1は、ヘッドチップ2、保持部90、インク室3及び接続部材4等を備える(図3A、図3B及び図4等参照)。
ヘッドチップ2は、Z方向に複数の基板が積層されて構成されており、最下層の基板には、インクを射出する多数のノズル11が高密度に設けられている(図2参照)。また、ヘッドチップ2の内部には、各ノズル11に対応してインクが貯留される圧力室311及び圧力発生手段としての圧電素子42が設けられている。また、これらの圧力室311に対応して、ヘッドチップ2の最上面(インク供給孔形成面600)には、多数のインク供給孔601が高密度に設けられており(図7参照)、インク室3からインク供給孔601を通して圧力室311にインクが供給される。そして、圧電素子42の変位によって、圧力室311に貯留されたインクが加圧され、ノズル11からインクの液滴が射出される。
インク室3は、外周壁3a、分離壁3b及び保持部90によって2つに分離されており、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及びブラック(K)のうち2色が、分離されたインク室3内に、それぞれ1色ずつ貯留されている。そして、2つに分離されたインク室3から、ヘッドチップ2の最上面に設けられたインク供給孔601を通って、ヘッドチップ2内部のインク射出部7,8に設けられた圧力室311にインクが供給される。
ここで、インク射出部7は、配線基板50に、圧電素子42に接続する貫通電極55を備える形態を示している。その貫通電極55の上端には第一配線57が接続されており、第一配線57は配線基板50の上面に沿って水平方向に延在し、接続部材4に接続されている。また、インク射出部8は、貫通電極55を備えない形態を示しており、圧電素子42に接続する第二配線58は配線基板50の下面に沿って水平方向に延在し、接続部材4に接続されている。
ここで、インク射出部7は、配線基板50に、圧電素子42に接続する貫通電極55を備える形態を示している。その貫通電極55の上端には第一配線57が接続されており、第一配線57は配線基板50の上面に沿って水平方向に延在し、接続部材4に接続されている。また、インク射出部8は、貫通電極55を備えない形態を示しており、圧電素子42に接続する第二配線58は配線基板50の下面に沿って水平方向に延在し、接続部材4に接続されている。
また、2つに分離されたインク室3それぞれに対して、インク室3にインクを供給するインク供給部301と、インク室3のインクを排出するインク排出部302が設けられている。
また、インク室3の主走査方向(X方向)に垂直な外周壁3aには、圧力に応じて弾性変形することによりインク室の容積を変更可能なダンパー3cが設けられている。これにより、主走査方向(X方向)にインクジェットヘッド1が移動した際に、主走査方向(X方向)にかかる圧力に応じてダンパー3cがわずかに弾性変形をして、インク室3内のインクの揺れを抑えることができる。したがって、インクジェットヘッド1内の圧力変動を抑え、インクの射出安定性を向上させることができる。また、流路が狭くて流路抵抗が大きくなりやすいインクジェットヘッド1でも、効果的に圧力変動を抑えることができるため、インクジェットヘッド1を小型化することができる。
ダンパー3cは、例えば、外周壁3aの外側から貼り付けるようにして設けることができるが(図4及び図5等参照)、これに限られず、内側から貼り付けるように設けてもよい。また、ダンパー3cを外周壁3aに貼り付ける際には、例えば、衝撃を吸収可能な弾力のあるシリコン系接着剤等を用いて貼り付けることが好ましい。
ダンパー3cは、例えば、外周壁3aの外側から貼り付けるようにして設けることができるが(図4及び図5等参照)、これに限られず、内側から貼り付けるように設けてもよい。また、ダンパー3cを外周壁3aに貼り付ける際には、例えば、衝撃を吸収可能な弾力のあるシリコン系接着剤等を用いて貼り付けることが好ましい。
ダンパー3cの材料は特に限られないが、金属又はセラミックによって形成されることが好ましい。金属又はセラミックを用いることにより、インク室3の側面の強度を確保しつつ、ダンパー3cを設けた効果を得ることができる。
また、金属又はセラミックによりダンパー3cを形成する場合には、ダンパー3cの厚さは、ダンパー3cを設けた効果が得られれば特に限られないが、50〜300μmの範囲内とすることが好ましい。
金属としては、例えば、SUS、42アロイ、ニッケル、コバール、インバー、銅、アルミダイカスト、アルミニウム等を用いることができる。また、これらの中でも、耐インク性に優れるという観点から、SUSを用いることが好ましい。また、インク耐性に優れない金属を用いる際には、金属表面をフッ素樹脂等の耐インク膜でコーティングして用いることとしても良い。
セラミックとしては、特に限られないが、低線膨張であり、耐インク性にも優れるという観点から、窒化アルミ、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素等を用いることが好ましい。
また、金属又はセラミックによりダンパー3cを形成する場合には、ダンパー3cの厚さは、ダンパー3cを設けた効果が得られれば特に限られないが、50〜300μmの範囲内とすることが好ましい。
金属としては、例えば、SUS、42アロイ、ニッケル、コバール、インバー、銅、アルミダイカスト、アルミニウム等を用いることができる。また、これらの中でも、耐インク性に優れるという観点から、SUSを用いることが好ましい。また、インク耐性に優れない金属を用いる際には、金属表面をフッ素樹脂等の耐インク膜でコーティングして用いることとしても良い。
セラミックとしては、特に限られないが、低線膨張であり、耐インク性にも優れるという観点から、窒化アルミ、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素等を用いることが好ましい。
また、ダンパー3cは、有機フィルムによって形成されることも好ましい。高い弾性力を有する有機フィルムを用いることにより、弾性変形による圧力変動の抑制というダンパー3cを設けた効果を、より効果的に得ることができる。
有機フィルムとしては、特に限られないが、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー、アラミド、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂からなるフィルムが挙げられる。
有機フィルムとしては、特に限られないが、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー、アラミド、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂からなるフィルムが挙げられる。
また、ダンパー3cは、主走査方向(X方向)に垂直な外周壁3aに設けることとしたが、インクジェットヘッド1の移動方向に交差する方向に設けられていれば本発明の効果を得ることが期待できる。
ここで、本明細書でいう「インクジェットヘッド1の移動方向に交差する方向」とは、インクジェットヘッド1が、例えば、X方向の一方向のみに移動する場合には、X方向に平行な方向以外を全て含むことを意味する。また、インクジェットヘッド1が、例えば、X方向とY方向の2方向に移動する場合には、そのいずれかの方向に交差していればよいため、実質的に全方向を含むことを意味する。
ここで、本明細書でいう「インクジェットヘッド1の移動方向に交差する方向」とは、インクジェットヘッド1が、例えば、X方向の一方向のみに移動する場合には、X方向に平行な方向以外を全て含むことを意味する。また、インクジェットヘッド1が、例えば、X方向とY方向の2方向に移動する場合には、そのいずれかの方向に交差していればよいため、実質的に全方向を含むことを意味する。
接続部材4は、例えばFPC等からなる駆動部5に接続する配線部材であり、ヘッドチップ2の配線基板50の上面の貫通電極55を介した第一配線57又は配線基板50の下面の第二配線58に接続している。そして、駆動部5から、接続部材4と、第一配線57又は第二配線58とを通じて、圧電素子42に電気が供給される。また、配線基板50の下面に接続された接続部材4は、配線基板50のX方向端部付近にあけられた保持部90の貫通孔から保持部90の上面に引き回されている。
保持部90は、ヘッドチップ2の上側のインク供給孔601が形成されたインク供給孔形成面600に接合されており、インク室3を保持している。
また、保持部90は、インク供給孔形成面600上に設けられたスペーサー部91と、当該スペーサー部91の上面に設けられた支持部92と、を有している(図7)。これにより、スペーサー部91をヘッドチップ2の上面に高精度に位置合わせして設けた後に、当該スペーサー部91の上面に支持部92を設け、当該支持部92を目印として、インク室3の外周壁3aと分離壁3bを設けることができる。このような構成とすることで、簡易な構成で高精度にインク室3を分離することができる。
また、保持部90は、インク供給孔形成面600上に設けられたスペーサー部91と、当該スペーサー部91の上面に設けられた支持部92と、を有している(図7)。これにより、スペーサー部91をヘッドチップ2の上面に高精度に位置合わせして設けた後に、当該スペーサー部91の上面に支持部92を設け、当該支持部92を目印として、インク室3の外周壁3aと分離壁3bを設けることができる。このような構成とすることで、簡易な構成で高精度にインク室3を分離することができる。
支持部92は、インク室3の外周壁3aを支持する外周壁支持部92aと、インク室3の分離壁3bを支持する分離壁支持部92bを有している。
スペーサー部91は、分離壁支持部92bに接合する第1スペーサー部91bと、インク供給孔601とインク室3とを連通する連通孔602を有する第2スペーサー部91cと、外周壁支持部92aに接合する第3スペーサー部91aと、を有している。
ここで、外周壁支持部92aと第3スペーサー部91aを合わせて外周壁保持部90aともいい、分離壁支持部92bと第1スペーサー部91bを合わせて分離壁保持部90bともいう。
スペーサー部91は、分離壁支持部92bに接合する第1スペーサー部91bと、インク供給孔601とインク室3とを連通する連通孔602を有する第2スペーサー部91cと、外周壁支持部92aに接合する第3スペーサー部91aと、を有している。
ここで、外周壁支持部92aと第3スペーサー部91aを合わせて外周壁保持部90aともいい、分離壁支持部92bと第1スペーサー部91bを合わせて分離壁保持部90bともいう。
第1スペーサー部91bは、分離壁支持部92bに接合する面が、インク供給孔形成面600に接合する面よりも面積が大きくなるように形成されている。これにより、インク供給孔形成面600との接着面を小さくしつつ、分離壁支持部92bとの接合面をより広くとることができため、分離壁支持部92bの位置合わせをより正確に行うことができ、インク室3をより高精度に分離できる。さらに、第1スペーサー部91bと分離壁支持部92bの接着強度を向上させることができる。
また、第1スペーサー部91bの形状としては、製造効率の観点から、インク供給孔形成面600と接合する面から、分離壁支持部92bに接合する面に向かうにつれ、階段状に広がるように形成されていることが好ましい。
また、第1スペーサー部91bの形状としては、インク供給孔形成面600と接合する面から、分離壁支持部92bと接合する面に向かうにつれ、第1スペーサー部91bのXY平面の断面積が徐々に大きくなる形態としても良い。
また、第1スペーサー部91bの形状としては、製造効率の観点から、インク供給孔形成面600と接合する面から、分離壁支持部92bに接合する面に向かうにつれ、階段状に広がるように形成されていることが好ましい。
また、第1スペーサー部91bの形状としては、インク供給孔形成面600と接合する面から、分離壁支持部92bと接合する面に向かうにつれ、第1スペーサー部91bのXY平面の断面積が徐々に大きくなる形態としても良い。
第2スペーサー部91cは、インク供給孔形成面600上に接合され、インク供給孔601とインク室3とを連通する連通孔602を有し、第1スペーサー部91bと第3スペーサー部91aに囲まれた位置に配置されている。第2スペーサー部91cは、第1スペーサー部91bよりもインクの射出方向(Z方向)の厚さが薄く、かつ第1スペーサー部91bの隣の連通孔602が、少なくとも二つのインク供給孔601,601と連通している。このような第2スペーサー部91cを設けた構成とすることで、スペーサー部91の強度を向上させ、反りを防止することができる。また、第1スペーサー部91bの隣の連通孔602を、少なくとも二つのインク供給孔601,601と連通させることで、第1スペーサー部91bの隣のインク供給孔601付近により広いスペースを確保できるため、第1スペーサー部91bや分離壁支持部92b付近の流路抵抗の上昇を抑え、インク供給孔601にかかる圧力をより均等に分散することができる。
第3スペーサー部91aは、インク供給孔形成面600上に接合され、上側が外周壁支持部92aに接合している。
また、スペーサー部91は、少なくとも第1スペーサー部91b及び第3スペーサー部91aが一体成形されていることが好ましく、第1スペーサー部91b、第2スペーサー部91c及び第3スペーサー部91aが一体成形されていることがより好ましい。また、第1スペーサー部91b及び第3スペーサー部91aのZ方向の高さが同一であることが好ましい。このような構成とすることで、インク供給孔形成面600上に高精度に接合することができ、さらには、スペーサー部91上に支持部92をより高精度に接合することができる。
また、スペーサー部91は、少なくとも第1スペーサー部91b及び第3スペーサー部91aが一体成形されていることが好ましく、第1スペーサー部91b、第2スペーサー部91c及び第3スペーサー部91aが一体成形されていることがより好ましい。また、第1スペーサー部91b及び第3スペーサー部91aのZ方向の高さが同一であることが好ましい。このような構成とすることで、インク供給孔形成面600上に高精度に接合することができ、さらには、スペーサー部91上に支持部92をより高精度に接合することができる。
外周壁支持部92aは、第3スペーサー部91a上に接合され、インク室3の外周壁3aを支持している。
分離壁支持部92bは、第1スペーサー部91b上に接合され、インク室3の分離壁3bを支持している。また、分離壁支持部92bは、分離壁3bに接合する面が、第1スペーサー部91bに接合する面よりも面積が大きくなるように形成されている。これにより、分離壁3bとの接合面をより広くとることができるため、分離壁3bの位置合わせをより正確に行うことができ、インク室3をより高精度に分離できる。さらに、分離壁支持部92bと分離壁3bの接着強度を向上させることができる。
分離壁支持部92bは、第1スペーサー部91b上に接合され、インク室3の分離壁3bを支持している。また、分離壁支持部92bは、分離壁3bに接合する面が、第1スペーサー部91bに接合する面よりも面積が大きくなるように形成されている。これにより、分離壁3bとの接合面をより広くとることができるため、分離壁3bの位置合わせをより正確に行うことができ、インク室3をより高精度に分離できる。さらに、分離壁支持部92bと分離壁3bの接着強度を向上させることができる。
また、分離壁支持部92bの形状としては、製造効率の観点から、第1スペーサー部91bと接合する面から、分離壁3bに接合する面に向かうにつれ、階段状に広がるように形成されていることが好ましい。
また、分離壁支持部92bの形状としては、第1スペーサー部91bと接合する面から、分離壁3bと接合する面に向かうにつれ、分離壁支持部92bのXY平面の断面積が徐々に大きくなる形態としても良い。
また、分離壁支持部92bの形状としては、第1スペーサー部91bと接合する面から、分離壁3bと接合する面に向かうにつれ、分離壁支持部92bのXY平面の断面積が徐々に大きくなる形態としても良い。
また、スペーサー部91は、位置合わせを高精度に行う観点から、支持部92よりもZ方向の厚さが薄いことが好ましく、具体的には、第1スペーサー部91b及び第3スペーサー部91aのZ方向の厚さが0.05〜0.5mmであることが好ましく、0.1〜0.3mmであることがさらに好ましい。0.5mm以下とすることによって、加工精度の高いスペーサー部91とすることが可能であり、位置調整も高精度に行うことができる。また、0.05mm以上とすることによって、スペーサーとして十分な強度を得ることができる。
また、スペーサー部91のヘッドチップ2への接合は、高精度に位置合わせを行う観点から、スペーサー部91とヘッドチップ2のそれぞれにアライメントマークを設けて、それぞれを位置決めして接合することが望ましい。
本発明のスペーサー部91を有した位置合わせの方法を用いれば、±5μm程度の誤差レベルでの位置合わせが可能であり、10μm程度の狭ピッチのインク供給孔601を有するインク供給孔形成面600に対しても、高精度に位置合わせ可能である。
本発明のスペーサー部91を有した位置合わせの方法を用いれば、±5μm程度の誤差レベルでの位置合わせが可能であり、10μm程度の狭ピッチのインク供給孔601を有するインク供給孔形成面600に対しても、高精度に位置合わせ可能である。
また、スペーサー部91を形成する材料としては、特に限られないが、ヘッドチップ2を形成する材料と熱膨張係数の近い材料とすることが好ましい。具体的には、ヘッドチップ2の上面の基板をシリコンで形成した場合には、スペーサー部91をシリコン、42アロイ、又はガラス等によって形成することが好ましい。また、これらのうち、インク耐性、強度、及び耐熱性の観点から、42アロイを使用することが特に好ましい。また、ヘッドチップ2上面の基板をSUSで形成した場合には、スペーサー部91をSUSで形成することが好ましい。
また、図7に示すように、インク供給孔形成面600には、ノズル配置に対応して、X方向に対して均等な列間隔でインク供給孔601が形成されている。そして、第1スペーサー部91bの下面は、均等な列間隔のインク供給孔601の列間をY方向に通過するように形成されている。このような構成とすることにより、1色用のヘッドチップ2に分離壁保持部90b及び分離壁3bを設けることによって、インク室3を分離することができる。
また、保持部90は、XY平面上において、ヘッドチップ2よりも大きな面積を有しており、ヘッドチップ2周辺の熱を好適に放熱できるようになっている。
[本発明における技術的効果]
以上、説明した通り、本発明のインクジェットヘッド1は、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置100に搭載するインクジェットヘッド1であって、インクジェットヘッド1の移動方向に交差するインク室3の外周壁3aに、圧力に応じて弾性変形してインク室3の容積を変更可能なダンパー3cを有する。これにより、インク室3内のインクの揺れを抑えることができ、インクジェットヘッド1内の圧力変動を抑え、インクの射出安定性を向上させることができる。また、流路が狭くて流路抵抗が大きくなりやすいインクジェットヘッド1でも、効果的に圧力変動を抑えることができるため、インクジェットヘッド1を小型化することができる。
以上、説明した通り、本発明のインクジェットヘッド1は、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置100に搭載するインクジェットヘッド1であって、インクジェットヘッド1の移動方向に交差するインク室3の外周壁3aに、圧力に応じて弾性変形してインク室3の容積を変更可能なダンパー3cを有する。これにより、インク室3内のインクの揺れを抑えることができ、インクジェットヘッド1内の圧力変動を抑え、インクの射出安定性を向上させることができる。また、流路が狭くて流路抵抗が大きくなりやすいインクジェットヘッド1でも、効果的に圧力変動を抑えることができるため、インクジェットヘッド1を小型化することができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1は、ダンパー3cを、インクジェットヘッド1の移動方向に垂直なインク室3の外周壁3aに設けることによって、移動方向にかかる圧力をダンパー3cが吸収しやすくなるため、インクジェットヘッド1内の圧力変動を効果的に抑えることができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1は、ダンパー3cを、インクジェットヘッド1の主走査方向に垂直なインク室3の外周壁3aに設けることによって、主走査方向にかかる圧力をダンパー3cが吸収しやすくなるため、インクジェットヘッド1内の圧力変動を効果的に抑えることができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1は、インク室3を、分離壁3bによって複数に分離することによって、インクジェット記録装置に必要となるインクジェットヘッド1の数を減らせるため、インクジェット記録装置を小型化することができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1は、ヘッドチップ2の複数のノズル11が形成された面と反対側の面に、複数の圧力室311にインク室3からインクを供給するためのインク供給孔601が、複数の圧力室311の各々に対して1つずつ設けられている。これにより、インク室3から圧力室311に直接インクを供給できる構成となっており、ヘッドチップ2の構成を単純化してインクジェットヘッド1を小型化することができる。また、ヘッドチップ2上のインク室3に、大容量のインクを保有可能な構成にすることができるため、このようなインク室3の外周壁3aにダンパー3cを設けることで、インクジェットヘッド1内の圧力変動を効果的に抑えることができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1では、ダンパー3cを、金属又はセラミックによって形成することによって、インク室3の側面の強度を確保しつつ、ダンパーの効果を得ることができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1では、ダンパー3cを、有機フィルムによって形成することによって、弾性変形による圧力変動の抑制というダンパーの効果を、より効果的に得ることができる。
また、本実施形態のインクジェットヘッド1において、ダンパー3cを少なくともインク室3の主走査方向(X方向)に垂直な外周壁3aに設け、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置100に搭載することによって、インクジェットヘッド1の移動によるインクジェットヘッド内の圧力変動を効果的に抑えることができる。特に、インクジェットヘッド1が主走査方向(X方向)に移動する場合には、その方向に向かって圧力がかかるため、少なくとも主走査方向に垂直な面にダンパー3cを設ける構成とすることが好ましい。
[その他]
本発明の今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
本発明の今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、インク室3が分離壁3bによって2つに分離した実施形態について説明したが、分離壁3bによって分離されていない通常の1色用のインクジェットヘッド1であってもよい。
また、インク室3を分離する場合でも、分離する方向や数は適宜変更可能であり、例えば、インク室をX方向に4つに分離するように構成してもよい。
また、分離されたインク室3内の各部屋には、例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及び黒(K)のインクが、それぞれ1色ずつ貯留されているとしたが、同色のインクが貯留されていてもよい。
また、インク室3を分離する場合でも、分離する方向や数は適宜変更可能であり、例えば、インク室をX方向に4つに分離するように構成してもよい。
また、分離されたインク室3内の各部屋には、例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及び黒(K)のインクが、それぞれ1色ずつ貯留されているとしたが、同色のインクが貯留されていてもよい。
また、本実施形態では、ダンパー3cを、インク室3の外周壁3aにおける主走査方向に垂直な面に設けた例を説明したが、インクジェットヘッド1の移動方向に交差する方向であればよく、例えば、インクジェットヘッド1のインク室3の形状によっては、主走査方向に対してわずかに傾斜する方向等に設けることとしてもよい。
また、スペーサー部91は、インク供給孔601を避けるように構成されており、かつ外周壁支持部92aに接合する第3スペーサー部91aと、分離壁支持部92bに接合する第1スペーサー部91bを有する構成となっていれば、適宜変更可能である。
また、圧力発生手段として圧電素子42を使用することとしたが、インクを射出できる機構を備えていれば特に限られることはなく、例えば、サーマル(電気熱変換素子)を使用することとしても良い。
1 インクジェットヘッド
2 ヘッドチップ
3 インク室
3a 外周壁
3b 分離壁
3c ダンパー
11 ノズル
42 圧電素子
100 インクジェット記録装置
311 圧力室
601 インク供給孔
2 ヘッドチップ
3 インク室
3a 外周壁
3b 分離壁
3c ダンパー
11 ノズル
42 圧電素子
100 インクジェット記録装置
311 圧力室
601 インク供給孔
Claims (8)
- シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置に搭載するインクジェットヘッドであって、
インクを射出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の内部の圧力変化を生じさせることにより、前記ノズルからインクを射出させる圧力発生手段と、を有するヘッドチップと、
前記複数の圧力室に供給するインクを貯留するインク室と、を備え、
前記インクジェットヘッドの移動方向に交差する前記インク室の外周壁に、圧力に応じて弾性変形して前記インク室の容積を変更可能なダンパーを有することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記ダンパーは、前記インクジェットヘッドの移動方向に垂直な前記インク室の前記外周壁に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
- 前記インクジェットヘッドの移動方向が、前記インクジェットヘッドの主走査方向であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記インク室は、複数に分離されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ヘッドチップの前記複数のノズルが形成された面と反対側の面に、前記複数の圧力室に前記インク室からインクを供給するためのインク供給孔が、前記複数の圧力室の各々に対して1つずつ設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ダンパーは、金属又はセラミックによって形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ダンパーは、有機フィルムによって形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 請求項1から7までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするシリアルヘッド方式のインクジェット記録装置。
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2016
- 2016-03-30 JP JP2016067144A patent/JP2019089204A/ja active Pending
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