JP2020199659A - 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】バルブ式のインクジェットヘッドにおいて、ノズルの間隔を近づけることにより、小型で、かつ軽量化された、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】複数のバルブ式インクジェットノズルと、インクタンクからインクを供給するインク供給口と、前記インク供給口から供給されたインクを前記バルブ式インクジェットノズルのノズル孔へと流す内部流路と、前記バルブ式インクジェットノズル同士を繋ぎ、インクを貯留する共通インク室と、を備える、インクジェットヘッドである。また、上記のインクジェットヘッドと、インクタンクのインクを加圧する加圧機構と、を備える、インクジェット記録装置である。【選択図】図２

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。

インクジェット記録装置のインクジェットヘッドに関する様々な技術が提案されている。なかでもインクジェットヘッドから高粘度の液体を吐出させたい場合には、例えば、特許文献１に開示されているような、バルブの開閉により液体を吐出するバルブ式のインクジェットヘッドが適している。

バルブ式のインクジェットヘッドの概略構成については、例えば、特許文献２に開示されているような、可動鉄心、バネ材、固定鉄心、電磁ソレノイドとでニードル弁のノズル孔に対する閉鎖と開放の動作を繰り返すソレノイドバルブ式のものが知られている。

特開２００２−２００４５４号公報 特開２００４−１４２３８２号公報

例えば、特許文献２のようなバルブ式インクジェットヘッドを複数並べて特許文献１の図１のようなインクジェットヘッドを形成した場合、個々のバルブ式インクジェットヘッドの外壁の厚みが邪魔をして、ノズル同士の間隔を近づけることには限界があり、あまり高密度でドットを印刷することは出来なかった。また、インクジェットヘッドが大型化することで重量が重くなってしまう傾向にあった。

本発明は、バルブ式のインクジェットヘッドにおいて、ノズルの間隔を近づけることにより、小型で、かつ軽量化された、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、複数のバルブ式インクジェットノズルと、インクタンクからインクを供給するインク供給口と、前記インク供給口から供給されたインクを前記バルブ式インクジェットノズルのノズル孔へと流す内部流路と、前記バルブ式インクジェットノズル同士を繋ぎ、インクを貯留する共通インク室と、を備える、インクジェットヘッドである。

インクジェットヘッドにおいて、前記インク供給口を複数箇所にて備える、ようにしてもよい。

インクジェットヘッドにおいて、前記バルブ式インクジェットノズルのアクチュエータの発生力が１０Ｎ以上のものである、ようにしてもよい。

インクジェットヘッドにおいて、前記バルブ式インクジェットノズルのアクチュエータの変位量が０．０３ｍｍ以上のものである、ようにしてもよい。

インクジェットヘッドにおいて、吐出されるインクの粘度が３０ｍＰａ・ｓ以上である、ようにしてもよい。

本発明の更に他の側面は、上述した何れか１つのインクジェットヘッドと、前記インクタンクのインクを加圧する加圧機構と、を備える、インクジェット記録装置である。

本発明によれば、バルブ式のインクジェットヘッドにおいて、ノズルの間隔を近づけることにより、小型で、かつ軽量化された、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を示す斜視図である。 インクジェットヘッドの概略構成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について、図１を参照して説明する。インクジェット記録装置１０では、記録媒体１５が搬送され、記録媒体１５の記録面に画像が記録される。インクジェット記録装置１０では、各種の記録媒体１５を対象として画像が記録される。記録媒体１５としては、例えば、建築用資材が挙げられる。実施形態では、記録媒体１５が長尺の樹脂フィルムである場合を例に説明する。画像の記録に用いられるインク色は、ブラック、マゼンタ、イエロー及びシアンの４色とする。インク色は、これら以外の色であってもよい。インク色数は、３色以下又は５色以上としてもよい。図１で搬送方向の下流側に図示された記録媒体１５の部分に付した網点模様は、記録媒体１５に記録された画像に対応する。

インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、搬送部２０と、記録部３０と、移動部７０と、インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃと、供給流路８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃを備える。搬送部２０は、記録媒体１５を、記録媒体１５の長手方向に沿って搬送する。搬送部２０によって搬送される記録媒体１５は、記録部３０を通過する。実施形態では、搬送部２０によって記録媒体１５が搬送される方向を「搬送方向」という。記録媒体１５の長手方向及び搬送方向に直交する方向を「主走査方向」という。主走査方向は、記録媒体１５の短手方向に一致する。記録媒体１５の短手方向は、記録媒体１５の幅方向である。記録媒体１５の長手方向に一致し、記録媒体１５の短手方向及び主走査方向に直交する方向を「副走査方向」という。

記録部３０は、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃと、キャリッジ３５を備える。インクジェットヘッド３１Ｋは、ブラックインクを吐出し、ブラックインクによって画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｋには、ブラックインクを吐出するノズル孔４１（図２参照）が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｍは、マゼンタインクを吐出し、マゼンタインクによって画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｍには、マゼンタインクを吐出するノズル孔４１が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｙは、イエローインクを吐出し、イエローインクによって画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｙには、イエローインクを吐出するノズル孔４１が複数形成される。インクジェットヘッド３１Ｃは、シアンインクを吐出し、シアンインクによって画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｃには、シアンインクを吐出するノズル孔４１が複数形成される。

キャリッジ３５には、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃが所定の位置に位置決めされた状態でそれぞれ搭載される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、図１に示すように、主走査方向に隣り合った状態でキャリッジ３５に搭載される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃの配列順序は、図１とは異なる順序としてもよい。これらの配列順序は、諸条件を考慮して適宜決定される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃに関するこの他の説明は後述する。

移動部７０は、記録部３０を、主走査方向に往復移動させる。移動部７０は、図１に示すように、２個のプーリ７１，７２と、タイミングベルト７３と、モータ７４を含む。２個のプーリ７１，７２は、搬送部２０を基準として、主走査方向の両側にそれぞれ設けられる。プーリ７１には、モータ７４が連結される。プーリ７２は、回転自在に支持される。プーリ７１は、モータ７４の回転に伴い回転する。タイミングベルト７３は、張力が作用した状態でプーリ７１，７２に架け渡される。タイミングベルト７３には、キャリッジ３５に固定された支持部７６を介して記録部３０が取り付けられる。

インクタンク８０Ｋは、ブラックインクを貯留する。供給流路８１Ｋは、インクタンク８０Ｋとインクジェットヘッド３１Ｋを繋ぐ。ブラックインクは、インクタンク８０Ｋから流出し、供給流路８１Ｋを流れて、インクジェットヘッド３１Ｋに供給される。インクタンク８０Ｍは、マゼンタインクを貯留する。供給流路８１Ｍは、インクタンク８０Ｍとインクジェットヘッド３１Ｍを繋ぐ。マゼンタインクは、インクタンク８０Ｍから流出し、供給流路８１Ｍを流れて、インクジェットヘッド３１Ｍに供給される。インクタンク８０Ｙは、イエローインクを貯留する。供給流路８１Ｙは、インクタンク８０Ｙとインクジェットヘッド３１Ｙを繋ぐ。イエローインクは、インクタンク８０Ｙから流出し、供給流路８１Ｙを流れて、インクジェットヘッド３１Ｙに供給される。インクタンク８０Ｃは、シアンインクを貯留する。供給流路８１Ｃは、インクタンク８０Ｃとインクジェットヘッド３１Ｃを繋ぐ。シアンインクは、インクタンク８０Ｃから流出し、供給流路８１Ｃを流れて、インクジェットヘッド３１Ｃに供給される。

図１では、インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃは、簡略化された状態で図示されている。インクジェット記録装置１０は、上述した各部の他、加圧機構８５を備える（図２参照）。加圧機構８５は、インク色数に対応して４台設けられる。４台の加圧機構８５は、インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃにそれぞれ設けられる。インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃは、各色用の加圧機構８５によって加圧されている。加圧機構８５としては、例えば、圧縮空気を用いてインクタンク内を加圧するものやポンプによりタンク内のインクを加圧するもの等が挙げられる。

また、図１では、供給流路８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃは、簡略化された状態で図示されている。供給流路８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃは、記録部３０の主走査方向への往復移動に対応可能な状態で設けられる。インクジェット記録装置１０は、上述した各部の他、不図示のポンプを備える。ポンプは、インク色数に対応して４台設けられる。４台のポンプは、供給流路８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃにそれぞれ設けられる。インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃに貯留された各色のインクは、各色用のポンプによってインクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃに送られる。

インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、同様の構成を有する。インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃは、同様の構成を有する。供給流路８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃは、同様の構成を有する。実施形態では、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃを区別せず、又はこれらを総称する場合、「インクジェットヘッド３１」という。インクタンク８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃを区別せず、又はこれらを総称する場合、「インクタンク８０」という。供給流路８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃを区別せず、又はこれらを総称する場合、「供給流路８１」という。

インクジェット記録装置１０での画像の記録は、制御装置に、画像の記録の開始指令が入力された場合に開始される。図１では、制御装置の図示は省略されている。制御装置は、インクジェット記録装置１０と通信可能に接続され、インクジェット記録装置１０を制御する。制御装置への開始指令の入力に伴い、移動部７０と搬送部２０は、次のように動作する。即ち、移動部７０において、プーリ７１に連結されたモータ７４が時計回りと反時計回りに往復して回転する。モータ７４の回転に伴い、プーリ７１が左右両側に往復して回転する。図１でプーリ７１の内側に示す「弧状の矢印」は、プーリ７１の回転方向を示す。モータ７４が所定の方向に回転することでプーリ７１が左回転すると、タイミングベルト７３も左回転する。プーリ７２は、左回転するタイミングベルト７３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、主走査方向の第二側から第一側に移動する。記録部３０が主走査方向の第一側の移動端に到達すると、モータ７４の回転方向は反転し、プーリ７１は、右回転する。プーリ７１が右回転すると、タイミングベルト７３も右回転する。プーリ７２は、右回転するタイミングベルト７３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、主走査方向の第一側から第二側に移動する。記録部３０が主走査方向の第二側の移動端に到達すると、モータ７４の回転方向は再度反転し、プーリ７１は、再度左回転する。

搬送部２０は、上述した記録部３０の主走査方向への往復移動に対応して、記録媒体１５を搬送方向に搬送する。即ち、搬送部２０による記録媒体１５の搬送は、記録部３０の主走査方向への往復移動に応じて間欠的に行われる。各色のインクは、記録部３０が主走査方向に移動している所定のタイミングで、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃにそれぞれ形成されたノズル４１から、記録媒体１５に向けて吐出される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃの各ノズル４１から吐出された各色のインクは、記録媒体１５の記録面に着弾する。着弾した各色のインクによって記録媒体１５の記録面に、画像が記録される。記録媒体１５の記録面は、記録媒体１５が記録部３０を通過する際、各色用のインクジェットヘッド３１の吐出面４２（図２参照）と対向する面である。吐出面４２は、各色用のインクジェットヘッド３１でノズル４１が形成された面である。

移動部７０は、画像の記録が終了するまで動作する。従って、記録部３０の主走査方向への往復移動は、画像の記録が終了するまで繰り返される。搬送部２０は、例えば、画像の記録が終了した後、所定のタイミングで停止する。搬送部２０の停止に伴い、搬送方向への記録媒体１５の搬送も終了する。

＜インクジェットヘッド＞
インクジェットヘッド３１について、図２を参照して説明する。上述した通り、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、同様の構成を有する。従って、以下では、インク色を区別することなく説明する。

インクジェットヘッド３１は、図２に示すように、複数のバルブ式インクジェットノズル４０を備えている。インクジェットヘッド３１に形成される複数のノズル孔４１は、その半数が副走査方向に配列して１列のノズル列をなし、このノズル列が主走査方向に２列設けられた状態で配置される。この場合、２本のノズル列は、副走査方向に所定量だけずれた状態で主走査方向に隣り合って設けられる。即ち、複数のノズル孔４１は、千鳥状に配置される。このような複数のノズル孔４１の配置は例示である。従って、複数のノズル孔４１の配置は、このような配置とは異なる配置としてもよい。

バルブ式インクジェットノズル４０は、可動鉄心４３と、バネ材４４と、固定鉄心４５と、電磁ソレノイド４６と、ニードル弁４７を備えている。常時、インクは加圧されているが、通常はノズル孔４１がニードル弁４７によって閉鎖されているため、ノズル孔４１からインクは吐出されない。そしてプリント信号が来るとニードル弁４７が解放され、ノズル孔４１からインクが吐出される。なお、粘度が３０ｍＰａ・ｓ以上であるインクをノズル孔４１より吐出することが可能である。

インクジェットヘッド３１は、共通インク室５０を含む。共通インク室５０は、インクジェットヘッド３１の内部に形成されたインクを貯留するインク室である。共通インク室５０は、各バルブ式インクジェットノズル４０と繋がっている。従来、バルブ式インクジェットノズル４０毎に個別に設けられていた各インク室を１つの共通インク室５０とすることにより、ノズル毎に存在した隔壁を取り去って、ノズルの間隔を近づけることができる。このことにより、従来のものに比べて大幅に、小型で、かつ軽量化された、インクジェットヘッド３１とすることができる。

インクジェットヘッド３１は、内部流路６０を含む。内部流路６０は、インクジェットヘッド３１の内部に形成された流路であり、インク供給口６１を通過してインクジェットヘッド３１に供給されたインクを各ノズル孔４１へと流す。インク供給口６１には、インクタンク８０に接続される供給流路８１の端部とは反対側となる、供給流路８１の端部が接続される。なお、図２においては、インクジェットヘッド３１の左右両端にインク供給口６１を1つずつ、計２つのインク供給口６１を設けた例で説明しているが、このようにインク供給口６１をそれぞれ異なる位置に複数設けた構成とすることが、インクを吐出の際のインクジェットヘッド３１内のインクの圧力低下を緩和できるため、好ましい。

なお、ノズルから高粘度のインクを吐出させるためには、バルブ式インクジェットノズル４０のアクチュエータの発生力としては１０Ｎ以上のものが好ましい。また、アクチュエータの変位量としては０．０３ｍｍ以上のものが好ましい。

＜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）上記では、インクジェット記録装置１０がシリアル型である場合を例として説明した（図１参照）。インクジェットヘッド３１における構造は、ライン型のインクジェットヘッドに採用することもできる。ライン型のインクジェットヘッドでは、複数のノズルは、記録媒体１５の短手方向に一致する主走査方向に配列される。ノズルが配列される主走査方向の範囲は、例えば、記録媒体１５の幅以上とされる。

（２）上記では、インク供給口６１を２つ有する例にて説明をおこなったが、インク供給口６１の数は２つに限らず、３つ以上の複数個であってもよい。その場合においても、各インク供給口６１はそれぞれ異なる位置に設けるとよい。

（３）上記では、バルブ式インクジェットノズル４０が電磁ソレノイド方式のもので説明をおこなったが、この方式に限らず、アクチュエータとして、積層型の圧電素子を用いたものやエアシリンダを用いたものであってもよい。

１０ インクジェット記録装置、 １５ 記録媒体
２０ 搬送部、 ３０ 記録部
３１，３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃ インクジェットヘッド
３５ キャリッジ
４０ バルブ式インクジェットノズル、 ４１ ノズル孔、 ４２ 吐出面
４３ 可動鉄心、 ４４ バネ材、 ４５ 固定鉄心
４６ 電磁ソレノイド、 ４７ ニードル弁
５０ 共通インク室、 ６０ 内部流路、 ６１ インク供給口
７０ 移動部、 ７１，７２ プーリ、 ７３ タイミングベルト
７４ モータ、 ７６ 支持部
８０，８０Ｋ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｃ インクタンク
８１，８１Ｋ，８１Ｍ，８１Ｙ，８１Ｃ 供給流路、 ８５ 加圧機構

Claims (6)

1. 複数のバルブ式インクジェットノズルと、
   インクタンクからインクを供給するインク供給口と、
   前記インク供給口から供給されたインクを前記バルブ式インクジェットノズルのノズル孔へと流す内部流路と、
   前記バルブ式インクジェットノズル同士を繋ぎ、インクを貯留する共通インク室と、を備える、インクジェットヘッド。
2. 前記インク供給口を複数箇所にて備える、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記バルブ式インクジェットノズルのアクチュエータの発生力が１０Ｎ以上のものである、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記バルブ式インクジェットノズルのアクチュエータの変位量が０．０３ｍｍ以上のものである、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 吐出されるインクの粘度が３０ｍＰａ・ｓ以上である、請求項１から請求項４の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクタンクのインクを加圧する加圧機構と、を備える、インクジェット記録装置。