JP4755057B2 - Liquid supply device and liquid discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、液体をノズルから吐出可能な液体吐出ヘッドに液体を供給するための液体供給装置、および、その液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための液体吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid a liquid supply device for supplying liquid to the liquid ejecting head capable of ejecting from a nozzle, and to a liquid discharge apparatus for discharging liquid from the liquid discharge head.
液体吐出ヘッドから吐出させる液体としては、インクや薬液などの種々の液体を用いることができ、インクを用いた場合には、そのインクを記録媒体に付与することによって画像を記録することができる。 As the liquid discharged from the liquid discharge head, various liquids such as ink and chemical liquid can be used. When ink is used, an image can be recorded by applying the ink to a recording medium.
従来、液体吐出ヘッドの液体供給系として、例えば、インクジェット記録ヘッド(液体吐出ヘッド)にインクを供給するインク供給系は、記録速度の高速化に伴って改良されてきた。しかし、インク(液体)内の異物や気泡をトラップするためのフィルタを流路中に配設する必要があるため、インクの流れに対してフィルタ部での圧力損失が大きく、高速記録の妨げとなってきた。 Conventionally, as a liquid supply system of a liquid discharge head, for example, an ink supply system that supplies ink to an ink jet recording head (liquid discharge head) has been improved with an increase in recording speed. However, since a filter for trapping foreign matter and bubbles in the ink (liquid) needs to be disposed in the flow path, the pressure loss in the filter portion is large with respect to the ink flow, which hinders high-speed recording. It has become.
この不具合を解消すべく、フィルタ面積を大きくして圧力損失を小さくした場合には、液室内の気泡がフィルタの下面に溜まり、液体の供給を阻害するおそれがある。 If the filter area is increased to reduce the pressure loss in order to eliminate this problem, bubbles in the liquid chamber may accumulate on the lower surface of the filter, impeding liquid supply.
そのため、フィルタの一部を閉じる弁を設けて、記録ヘッドの回復処理時のみインクの流速を上昇させて、気泡を追い出すように改善した提案がある(特許文献1)。同様な例として、フィルタに密接するような弁を設けて、記録ヘッドの回復処理時に、やはりインクの流速を上昇させて気泡を追い出し易くした提案もなされている(特許文献2)。 For this reason, there is a proposal in which a valve for closing a part of the filter is provided to increase the ink flow rate only during the recovery process of the recording head so as to expel bubbles (Patent Document 1). As a similar example, a proposal has been made to provide a valve that is in close contact with a filter so that air bubbles can be easily driven out by increasing the flow rate of ink during the recovery process of the recording head (Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1、2の方法によると、フィルタ近傍に弁を設けるために、構造が複雑化してしまう。
However, according to the methods of
本発明の目的は、液体吐出ヘッド内における液体の流路抵抗および圧力損失を小さくして、ノズルに対する液体の供給速度を高めることができる液体供給装置および液体吐出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid supply apparatus and a liquid discharge apparatus that can reduce the flow path resistance and pressure loss of the liquid in the liquid discharge head and increase the supply speed of the liquid to the nozzle.
本発明の他の目的は、液体吐出ヘッドの液室内の気泡を移動させて、気泡の除去効率を高めたり、液体の供給性能を常に維持することができる液体供給装置および液体吐出装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a liquid supply apparatus and a liquid discharge apparatus that can move bubbles in a liquid chamber of a liquid discharge head to increase the efficiency of removing the bubbles and maintain the liquid supply performance at all times. There is.
本発明の液体供給装置は、液体を貯留する共通液室と前記共通液室に連通した液体を吐出するための複数のノズルを備えた液体吐出ヘッドに対して、液体を供給する液体供給装置において、前記複数のノズルの配列方向に延在し且つ前記液体吐出ヘッドの前記共通液室に連通するメイン液体供給室と、前記メイン液体供給室に対し第1フィルタを介して連通する第1液体供給室と、前記メイン液体供給室に対し第2フィルタを介して連通する第2液体供給室と、前記第1液体供給室と前記第2液体供給室とを第3フィルタを介して連通するバイパス流路と、前記第1液体供給室に連通する第1ジョイント開口と、前記第2液体供給室に連通する第2ジョイント開口と、前記第1ジョイント開口に接続可能な液体供給経路と、前記第2ジョイント開口に接続可能な液体排出経路と、を有し、前記第1液体供給室と前記第2液体供給室とは、前記メイン液体供給室を規定する複数の面のうち、前記液体吐出ヘッドの前記複数のノズルが配列された面と交差する方向と前記複数のノズルの配列方向とに広がる所定の面側で各々前記第1フィルタ及び前記第2フィルタを介して前記メイン液体供給室に連通するように、前記メイン液体供給室の前記所定の面側に積層されて配置され、更に前記第1フィルタと前記第2フィルタとは前記所定の面に沿って且つ前記複数のノズルの配列方向に離れて配置され、且つ前記第1フィルタの面積は前記第2フィルタの面積よりも広く設定され、前記液体供給経路は、前記第1ジョイント開口から前記第1液体供給室および前記第1フィルタを通して前記メイン液体供給室から前記共通液室に液体を供給可能であり、前記液体排出経路は、前記メイン液体供給室から前記第2フィルタを通して前記第2液体供給室に供給される液体及び前記バイパス流路を通して前記第1液体供給室から前記第2液体供給室に供給される液体を前記第2ジョイント開口から排出可能であることを特徴とする。 The liquid supply apparatus of the present invention is a liquid supply apparatus that supplies liquid to a liquid discharge head that includes a common liquid chamber that stores liquid and a plurality of nozzles that discharge liquid that is communicated with the common liquid chamber. A main liquid supply chamber extending in the arrangement direction of the plurality of nozzles and communicating with the common liquid chamber of the liquid discharge head, and a first liquid supply communicating with the main liquid supply chamber via a first filter A bypass flow that communicates the first liquid supply chamber and the second liquid supply chamber via a third filter; a second liquid supply chamber that communicates with the main liquid supply chamber via a second filter; A first joint opening communicating with the first liquid supply chamber, a second joint opening communicating with the second liquid supply chamber, a liquid supply path connectable to the first joint opening, and the second join A liquid discharge path connectable to the opening, wherein the first liquid supply chamber and the second liquid supply chamber are a plurality of surfaces that define the main liquid supply chamber, and A plurality of nozzles communicate with the main liquid supply chamber via the first filter and the second filter, respectively, on a predetermined plane extending in a direction intersecting with a plane where the plurality of nozzles are arranged and an arrangement direction of the plurality of nozzles. In addition, the first filter and the second filter are disposed so as to be stacked on the predetermined surface side of the main liquid supply chamber, and the first filter and the second filter are separated along the predetermined surface and in the arrangement direction of the plurality of nozzles. And the area of the first filter is set to be larger than the area of the second filter, and the liquid supply path passes through the first liquid supply chamber and the first filter from the first joint opening. The liquid can be supplied from the main liquid supply chamber to the common liquid chamber, and the liquid discharge path includes the liquid supplied from the main liquid supply chamber to the second liquid supply chamber through the second filter and the bypass channel. The liquid supplied from the first liquid supply chamber to the second liquid supply chamber can be discharged from the second joint opening .
本発明の液体吐出装置は、共通液室に連通しかつ複数のノズルから液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、上記液体供給装置を備えることを特徴とする。
A liquid discharge apparatus according to the present invention includes a liquid discharge head that communicates with a common liquid chamber and can discharge liquid from a plurality of nozzles, and the liquid supply apparatus .
本発明によれば、液体供給室をメイン液体供給室と積層する形態に配置し、さらに、液体供給室とメイン液体供給室との間に介在するフィルタは、複数のノズルが配列されるノズル配列平面と略平行な面に沿って延在させることにより、液体吐出ヘッド内における液体の流路抵抗および圧力損失を小さくして、ノズルに対する液体の供給速度を高めることができる。 According to the present invention, the liquid supply chamber is arranged to be stacked with the main liquid supply chamber, and the filter interposed between the liquid supply chamber and the main liquid supply chamber has a nozzle arrangement in which a plurality of nozzles are arranged. By extending along a plane substantially parallel to the plane, it is possible to reduce the flow resistance and pressure loss of the liquid in the liquid discharge head, and increase the liquid supply speed to the nozzle.
また、メイン液体供給室の上側の壁部に傾斜面部を形成することにより、メインインク供給室内の気泡を積極的に移動させて、気泡の除去効率を高めたり、液体の供給性能を常に維持することができる。 Further, by forming an inclined surface portion on the upper wall portion of the main liquid supply chamber, the bubbles in the main ink supply chamber are positively moved to improve the bubble removal efficiency, or always maintain the liquid supply performance. be able to.
液体吐出ヘッドからインクを吐出させて画像を記録する場合には、インクをスムーズに供給して高速記録を実現することができる。さらに、多量の廃インクを発生させることなく、効率的に気泡を除去することができる。 When recording an image by discharging ink from a liquid discharge head, high-speed recording can be realized by supplying ink smoothly. Furthermore, it is possible to efficiently remove bubbles without generating a large amount of waste ink.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1から図10は、本発明の第1の実施形態を説明するための図である。
図1は、本発明のインク吐出装置(液体吐出装置)の構成例を説明するための概略正面図である。本例のインク吐出装置は、6つの液体吐出ヘッド11を用いて記録用紙(記録媒体)P上に画像を記録する記録装置を構成する。本例のインク吐出装置は、各ヘッド11のそれぞれに対応する回復ユニット12、各ヘッド11のそれぞれに供給するためのインク(液体)を収容するインクカートリッジ13、搬送部14、オペレーションパネル部15、および給紙部16などから構成される。記録用紙Pは、給紙部16から搬送部14へ給紙され、その搬送部14によって矢印A方向に搬送される。その記録用紙Pは、各ヘッド11と対向する記録位置を移動するときに、各ヘッド11から吐出されるインクによって画像が記録される。各ヘッド11は、記録用紙Pの搬送方向(矢印A方向)に沿って配列されている。各ヘッド11には、記録用紙Pの搬送方向と交差する方向(本例では直交する方向)に配列された複数の吐出口が形成されている。それらの吐出口は、後述するように、インク流路および吐出エネルギー発生手段と共にノズルを形成する。各ヘッド11は、対応するインクカートリッジ13からイエロー(Y)、淡マゼンタ(LM)、マゼンタ(M)、淡シアン(LC)、シアン(C)、およびブラック(K)のインクが供給される。各ヘッド11は、後述するように、これらのインクを駆動信号に応じて吐出口から吐出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 to FIG. 10 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a schematic front view for explaining a configuration example of an ink ejection apparatus (liquid ejection apparatus) according to the present invention. The ink ejection apparatus of this example constitutes a recording apparatus that records an image on a recording paper (recording medium) P using six
本例のインク吐出装置は、記録用紙Pの記録領域の幅方向の全域に渡って延在する長尺なヘッド11を用いたインクジェット記録装置としての適用例である。しかし本発明は、ヘッドの主走査方向の記録走査と、その主走査方向と交差する副走査方向における記録用紙の所定量の搬送と、を繰り返すシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置にも適用することができる。
The ink ejection apparatus of this example is an application example as an ink jet recording apparatus using a
図2は、図1のインク吐出装置におけるインク供給系(液体供給系)の概略構成図である。着脱可能に備えられるインクカートリッジ13内のインクは、ヘッド11の吐出口に適正なインクのオリフィス面を形成するように、サブタンク23を通してヘッド11に供給される。24は、インクカートリッジ13からサブタンク23へインクを供給するための供給ポンプ、25は、サブタンク23からヘッド11へインクを供給するための加圧ポンプである。26は、後述するヘッド11の加圧時において、インクのリターン経路を閉鎖するための回復弁である。供給ポンプ24は後述するリサイクル動作にも使用され、27は、そのリサイクル動作の際に、インク経路を選択のための供給弁である。リサイクル動作は、ヘッド11の回復処理時に排出されたインクを再利用するための動作であり、このリサイクル動作時には、回復ユニット12の回復桶28が用いられる。この回復桶28は、ヘッド11の吐出面(吐出口の形成面)の下方に設置され、この回復桶28からサブタンク23へのインク経路は、リサイクル弁29によって開閉される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ink supply system (liquid supply system) in the ink ejection apparatus of FIG. The ink in the
供給ポンプ24、加圧ポンプ25、回復弁26、供給弁27、リサイクル弁29は、後述する動作モードに応じて、制御部(制御手段)100により関連的に制御される。
The
次に、このようなインク吐出装置におけるインク供給系の動作モードについて説明する。 Next, the operation mode of the ink supply system in such an ink discharge apparatus will be described.
インク供給系の動作モードには、記録モードと、インク供給モードと、循環モードと、加圧モードと、の4つがある。記録モードは、画像の記録時にサブタンク23からヘッド11へインクを供給するモードであり、インク供給モードは、インクカートリッジ13からサブタンク23へインクを供給するモードである。また、循環モードは、サブタンク23とヘッド11との間においてインクを循環させるモードであり、加圧モードは、サブタンク23からヘッド11へインクを加圧供給するモードである。
There are four operation modes of the ink supply system: a recording mode, an ink supply mode, a circulation mode, and a pressure mode. The recording mode is a mode in which ink is supplied from the
記録モード時には、ヘッド11からのインクの吐出により、そのヘッド11内のインクが減少して、その内圧が下がる。そして、ヘッド11のノズル内の毛細管現象により、サブタンク23内のインクが加圧ポンプ25および回復弁26のそれぞれを通ってヘッド11に補給される。インク供給モード時は、供給ポンプ24が作動し、カートリッジ13からサブタンク23内へインクが供給される。循環モード時は、加圧ポンプ25により、サブタンク23とヘッド11間にてインクを循環させる。つまり、サブタンク23内のインクが加圧ポンプ25によってヘッド11内に送られ、そのヘッド11内のインクが回復弁26を通してサブタンク23内に戻される。このようなインクの循環により、後述するように、ヘッド11や流路中の気泡が除去され、適正な記録を行うことが可能となる。この循環モード時にヘッド11の吐出口から回復桶28に排出されたインクは、供給ポンプ24の動作により、リサイクル弁29を通してサブタンク23に戻される。加圧モードは、後述するように、ヘッド11のノズル内にある気泡、増粘インク、および異物等を排出するために行われる。この加圧モード時には、回復弁26を閉鎖して、加圧ポンプ25を駆動することにより、サブタンク23からヘッド11へ強制的にインクが送られて、ヘッド11の吐出口から回復桶28内にインクが強制的に排出される。
In the recording mode, the ink in the
図3は、ヘッド11の構成例を説明するための正面図であり、図4は、図3のIV−IV線に沿う断面図、図5は、図3のV円部の拡大図である。本例のヘッドは4インチの記録幅(ノズル列の長さに相当)をもつ。
3 is a front view for explaining a configuration example of the
これらの図において、セラミック製のベースプレート31は、シリコンによって形成されたヒーター基板32を支持している。ヒーター基板32には、インクの吐出エネルギー発生素子としての複数の電気熱変換体(ヒーター)と、これらの電気熱変換体に対応するインク流路を形成するための複数の流路壁と、が形成されている。これらの電気熱変換体およびインク流路によって、吐出口からインクを吐出可能なノズルNが複数構成される。またヒーター基板32には、各ノズルNに連通する共通液室33を囲むための液室枠も形成されている。このように形成されたノズルNの側壁および液室枠の上には、共通液室33を形成するための天板34が接合されている。したがって、ヒーター基板32と天板34は、互いに一体化した状態でベースプレート31に積層接着されている。このような積層接着は、銀ペーストなどの熱伝導率のよい接着剤によって行われる。ベースプレート31におけるヒーター基板32の後方(図4中の上方)には、実装済みのPCB(配線基板)35が両面テープにより支持されている。ヒーター基板32上の各吐出エネルギー発生素子と、PCB35と、は、各々の配線に対応するワイヤボンディング36により電気的に接続されている。
In these drawings, a
天板34の上面にはインク供給部材(液体供給部材)37が接合されている。このインク供給部材37は、インク供給ケース(液体供給ケース)38とインク供給ケースカバー(液体供給ケースカバー)39とより構成されている。インク供給ケース38には、予め、液室と、その液室に連通する流路溝と、が形成されている。インク供給ケースカバー39がインク供給ケース38の上面を塞ぐことにより、後述するように、管状の流路が形成される。本例の場合、インク供給ケース38とインク供給ケースカバー39との接合は、熱硬化型の接着剤により行われる。このようにインク供給部材37に形成された流路によって、天板34に形成された連通路34Aにインクが供給される。
An ink supply member (liquid supply member) 37 is joined to the top surface of the
また、インク供給ケース38には、第1、第2、および第3の3つのフィルタ40,41,43が配設されている。第1フィルタ40はインク中の異物の除去を目的とし、第2フィルタ41はメインインク供給室(メイン液体供給室)42内の気泡の除去を目的とし、第3フィルタ43は第1インク供給室(第1液体供給室)44内の気泡の除去を目的とする。各々のフィルタ40,41,43は、ステンレスの繊維を8μm間隔でメッシュ状に織り込んだ材料により形成されており、熱溶着によって液体供給ケース38に固定されている。各フィルタ40,41,43の機能の詳細については後述する。
The
図6は、本例におけるヘッド11の要部の斜視図である。本図は、ヘッド11をインク供給ケース38側から見た斜視図であり、説明の便宜上、インク供給ケースカバー39やねじ等は省略している。
FIG. 6 is a perspective view of a main part of the
インク吐出装置のサブタンク23より供給されたインクは、まず、ヘッド11の第1ジョイント開口45を通って第1インク供給室44に供給される。その第1インク供給室44内のインクは、第1フィルタ40を通ってメインインク供給室42へ供給される。メインインク供給室42は、上下の壁部42A,42Bと、左右および前後の4つの壁部42C,42Dおよび42E,42Fによって形成されている。それらの壁部42Aから42Fの内、壁部42Fはインク供給ケースカバー39に形成され、他の壁部はインク供給ケース38に形成されている。
The ink supplied from the
このようなメインインク供給室42内に供給されたインクは、壁部42Eに形成された供給口42Gと、天板34に形成された連通路34Aおよび共通液室33(図5参照)を経て、ノズルNに達する。また、メインインク供給室42に供給されたインクは、第2フィルタ41を通って第2インク供給室(第2液体供給室)46へ送られ、さらに第2ジョイント開口47を経てサブタンク23へ戻る。
The ink supplied into the main
このようなインクの流れにおいて、高速記録を可能とするためには、ノズルNへのインク供給がスムーズに行われなければならない。つまり、インク流路における流路抵抗をできるだけ小さくするように設計する必要がある。そこで本例におけるヘッド11は、図3から図5のように、第1インク供給室44、メインインク供給室42、共通液室33、およびノズルNが直接的に連通している。さらに、第1ジョイント開口45、第1インク供給室44、およびノズルNは、図4中の上方から下方に向かう直線的な流路を形成している。また、ヘッド11内の流路抵抗を小さくするために、流路の断面積は、ヘッド11の入り口である第1ジョイント開口45の内径と同一、あるいはそれ以上とされている。これにより、インクが滞りなく供給される。本例においては、流路全体に渡ってφ3(直径3mm)以上の断面積となっている。
In such an ink flow, in order to enable high-speed recording, the ink supply to the nozzles N must be performed smoothly. That is, it is necessary to design the flow path resistance in the ink flow path as small as possible. Therefore, in the
さらに、インクの供給性能を損なわないように、ヘッド11内のインクの圧力損失の要因となるフィルタを大面積化している。本例においては、第1フィルタ40の有効面積をφ20(直径20mm)相当とすることにより、そのフィルタ40による圧力損失を最小にしている。また、ノズルNの列が位置するノズル配列平面と平行な平面上に、第1フィルタ40を配置することによって、そのフィルタ40の大面積化に伴うヘッド11の大型化を回避している。このような効果を得る上において、フィルタ40は、ノズル配列平面と完全に平行である必要はなく、略平行であればよい。したがって、フィルタ40をノズル配列平面と平行な平面上に配置するということは、フィルタ40をノズル配列平面と略平行な平面上に配置することを含む。
Further, the area of the filter that causes the ink pressure loss in the
ノズルNはヒーター基板32と天板34との間に形成されるため、ノズル配列平面は、ヒーター基板32と天板34との接合部に沿うように図4および図5中の上下方向に延在する。第1フィルタ40は、そのノズル配列平面と平行な平面上、つまり図3中の紙面と平行な平面上に位置する。
Since the nozzle N is formed between the
一方、第1フィルタ40として大面積フィルタを採用した場合の最大の問題は、そのフィルタの上流部に滞留しやすい気泡の除去である。本例においては、第1インク供給室44内に滞留しやすい気泡の除去が問題となる。この部分に気泡が残留していると、その気泡がインクの供給の妨げとなり、フィルタ40の有効面積全体を効果的に活用することができない。
On the other hand, the biggest problem when a large area filter is employed as the
そこで本例においては、第1インク供給室44と第2インク供給室46とを連通するバイパス流路48を設け、さらに、このバイパス流路48内に第3フィルタ43を設けることによって、このような問題を解消した。この第3フィルタ43は、インクと共に流入する気泡を第1インク供給室44から取り除くように、その面積が小さく設計されている。すなわち、第3フィルタ43の面積が小さくすることにより、第1インク供給室44から第3フィルタ43を通るインクの流速を上げて、その第1インク供給室44から気泡を取り除くようになっている。
Therefore, in this example, a
ただし、第3フィルタ43の面積を小さくし過ぎた場合には、それを通るインク流抵抗が大きくなって、第3フィルタ43側へのインクの流入が全く行われなくなるおそれがある。この場合には、第1インク供給室44内の気泡を取り除くことができなくなる。一方、第3フィルタ43の面積が大き過ぎた場合には、その第3フィルタ43における流抵抗が第1フィルタ40における流抵抗よりも小さくなり、第1インク供給室44内のインクの大部分が第3フィルタ43側へ流入して、本来供給されるべき第1フィルタ40側へは供給されなくなるおそれがある。本例では、第1インク供給室44の気泡を除去しながら、第1フィルタ40を通してメインインク供給室42へ効率良くインクが供給できるように、第3フィルタ43の面積をφ2(直径2mm)とした。第3フィルタ43の密度を変更することによって、それを通過するインクの流速を上げることも可能である。
However, if the area of the
本例のインク吐出装置は、インクを吐出するために発熱エネルギーを必要とする。すなわち、ヒーター基板32上の電気熱変換体が発生する熱エネルギーによりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して、ノズルから図5中の下方にインクを吐出させるように構成されている。そのため、記録動作が長時間連続した場合には、熱エネルギーがインクに蓄積されてインクの温度が上昇し、そのインク中に溶存する気体がヘッド11内に溜まってしまうおそれがある。このヘッド11内の気泡を除去しなければ、インクの吐出が適正に行われなくなる。なお、インクを吐出させるための吐出エネルギー発生手段は、電気熱変換体を用いる構成のみに特定されず任意であり、例えば、ピエゾ素子などを用いてインク吐出させる構成であってもよい。
The ink ejection device of this example requires heat generation energy to eject ink. That is, the ink is foamed by the thermal energy generated by the electrothermal transducer on the
本例のヘッド11においては、図4のように、各ノズルN、共通液室33、およびメインインク供給室42を直接的に連通させることにより、記録動作に伴った生じた気泡をメインインク供給室42に貯めることが可能である。さらに、メインインク供給室42を大容量液室とすることにより、気泡をある程度まで多く貯めることができる。また、第2フィルタ41を設けることにより、メインインク供給室42内に存在する気泡を容易に除去することができる。つまり、加圧ポンプ25によってサブタンク23とヘッド11との間にてインクを循環させる循環モード時は、第2フィルタ41を通過するインクの流速を上げることができるため、その第2フィルタ41を通して、メインインク供給室42内の気泡を容易に除去することができる。
In the
図7から図10は、ヘッド11とサブタンク23との間のインク供給システムを模式的に表した図であり、それぞれインクの供給状態毎におけるインクの流れを表す。
7 to 10 are diagrams schematically showing an ink supply system between the
図7は、メインインク供給室42にインクを充填するときのインクの流れを表す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the flow of ink when the main
サブタンク23内のインクは、加圧ポンプ25の作動により、第1ジョイント開口45から第1インク供給室44に入り、そして第1フィルタ40を通ってメインインク供給室42内に流入する。その際、メインインク供給室42内の気体は、第2フィルタ41および第2インク供給室46を通して第2ジョイント開口47から排出されるため、メインインク供給室42内はインクで満たされる。図7はインクの流路を模式的に現しており、図3から図6のヘッド11の構成においては、第2インク供給室46内の気体が流路L1,L2,L3を通して排出される。すなわち、第2インク供給室46内の気体は、インク供給ケース38内に形成された流路L1、インク供給ケース38の溝部とインク供給ケースカバー39とによって形成された流路L2、およびインク供給ケース38内に形成された流路L3を通して、第2ジョイント開口47から排出される。
The ink in the
ここで、メインインク供給室42にインクをスムーズに充填するためには、ヘッド11内の圧力損失の要因となる第1フィルタ40を大面積化することが望ましい。しかし一方において、第1フィルタ40の大面積化により、その単位面積当たりのインクの流速が低下するため、第1インク供給室44に存在する気泡が第1フィルタ40を通過しづらくなる。その結果、第1フィルタ40の上流側に気泡が溜まり、それがインクの流れを阻害するおそれがある。そのため、前述したように、第1インク供給室44と第2インク供給室46との間を結ぶバイパス流路48を形成し、その流路48内に第3フィルタ43を配設した。これにより、第1インク供給室44内の気泡は、第3フィルタ43および第2インク供給室46を経由して、第2ジョイント開口47から排出することができる。つまり、第3フィルタ43の部分においてインクの流速を上げることにより、第1インク供給室44からの気泡の除去が可能となる。したがって、第1フィルタ40の全面を通して、インクをスムーズに充填することができる。
Here, in order to smoothly fill the main
図7はインクの流路を模式的に現しており、図3から図6のヘッド11の構成においては、インク供給ケース38に、第1ジョイント開口45と第1インク供給室44との間を連通する流路L4が形成されている。また、インク供給ケース38の溝部とインク供給ケースカバー39とによって流路L5が形成され、インク供給ケース38には、流路L5と前述した流路L2とを連通する流路L6が形成される。したがって、図7におけるバイパス流路48、つまり第1および第2インク供給室44、46の間を連通する流路は、流路L4,L5,L6,L2,L1によって形成されることになる。バイパス流路48は、要は、第1インク供給室44内の気体を、第3フィルタ43を通して第2ジョイント開口47から排出することができればよい。また、図3から図6のヘッド11の構成においては、インク供給ケース38内の空間が第1および第2フィルタ40,41によって画成されることにより、第1,第2インク供給室44,46およびメインインク供給室42が形成される。
FIG. 7 schematically shows an ink flow path. In the configuration of the
図8は、ヘッド11のノズル内に存在する気泡、増粘インク、および異物等を排出するための加圧回復時におけるインクの流れ表す。この加圧回復時におけるインク供給系の動作は、前述した加圧モードに対応する。
FIG. 8 shows the flow of ink during pressure recovery for discharging bubbles, thickened ink, foreign matter, and the like present in the nozzles of the
前述したように、本例のインク吐出装置は、インクの吐出に発熱エネルギーを必要とする。そのため、長時間連続して記録を行った場合に、その熱エネルギーがインクに蓄積されてインクの温度が上昇することにより、インク中に溶存する気体がノズル内に溜まってしまうおそれがある。この気泡を除去しなければ、インクの吐出が適正に行われなくなる。よって、ノズルN内の気泡を適宜除去する必要がある。サブタンク23内のインクは、加圧ポンプ25の作動により、第1ジョイント開口45から第1インク供給室44内に入り、そして第1フィルタ40を通ってメインインク供給室42内に流入する。この加圧回復時には、回復弁26が閉鎖されているため、メインインク供給室42に供給されたインクは、共通液室33からノズルN側へ強制的に流される。そして、そのインクは、ノズルN内の気泡、増粘インク、および異物等と共に、ヘッド11ノズルNの吐出口から強制的に排出される。図8もインクの流路を模式的に現しており、図3から図6のヘッド11の構成においては、メインインク供給室42内のインクは、インク供給ケース38に形成された流路L7、天板34の連通路34A、および共通液室33を通して、ノズルNの吐出口から強制的に排出される。
As described above, the ink ejection device of this example requires heat generation energy for ink ejection. Therefore, when recording is performed continuously for a long period of time, the thermal energy is accumulated in the ink and the temperature of the ink rises, so that gas dissolved in the ink may accumulate in the nozzle. If the bubbles are not removed, ink cannot be properly discharged. Therefore, it is necessary to appropriately remove the bubbles in the nozzle N. The ink in the
図9は、記録中におけるインクの流れを表す。この記録中におけるインク供給系の動作は、前述した記録モードに対応する。 FIG. 9 shows the flow of ink during recording. The operation of the ink supply system during recording corresponds to the recording mode described above.
記録中におけるノズルNからのインク滴Iの吐出により、ヘッド11内のインクが減少して、その内圧が下がる。そして、ノズルN内の毛細管現象により、サブタンク23内のインクは、加圧ポンプ25と第1ジョイント開口45を通ってヘッド11に補給される。このときは回復弁26も開放されており、第2ジョイント開口47からもヘッド11内にインクが流入する。記録中、特に高速記録を持続するためには、ノズルNにインクをスムーズに供給する必要があり、第1フィルタ40における圧力損失を小さくする必要がある。そのために、インク充填時と同様に、第1フィルタ40の全面を有効に利用してインクが供給できるように、第1インク供給室44内の気泡を排除する。すなわち、第1インク供給室44から第2インク供給室46に通ずるバイパス流路48に備えられた第3フィルタ43を介して、第1インク供給室44内の気泡を排出しながら、メインインク供給室42にインクを供給する。よって、高速記録中にもノズルNへのインクの供給が滞ることがない。図9もインクの流路を模式的に現しており、図3から図6のヘッド11の構成においては、メインインク供給室42内のインクは、インク供給ケース38に形成された流路L7、天板34の連通路34A、および共通液室33を通してノズルN内に供給され、そして、そのノズルNの吐出口からインク滴Iとして吐出される。
Due to the ejection of the ink droplet I from the nozzle N during recording, the ink in the
図10は、サブタンク23とヘッド11との間にてインクを循環させる循環回復時のインクの流れを表す。この循環回復により、記録中にヘッド11や流路中に生じた気泡が除去され、適正な記録の維持が可能となる。この循環回復時におけるインク供給系の動作は、前述した循環モードに対応する。
FIG. 10 shows the flow of ink during circulation recovery in which ink is circulated between the
この循環回復の際、サブタンク23内のインクは、加圧ポンプ25の作動により、第1ジョイント開口45から第1インク供給室44に入り、第1フィルタ40を通してメインインク供給室42内に流入する。それと同時に、メインインク供給室42に溜まった気泡は、第2フィルタ42を通って第2ジョイント開口47側へ排出される。本例のヘッド11は、メインインク供給室42を大容量液室としているため、長時間連続して記録する際に生じる気泡をメインインク供給室42内にある程度まで貯めることができる。そのメインインク供給室42内に溜まった気泡は、この循環回復の動作により、第2フィルタ41を通して容易に除去することができる。
During this circulation recovery, the ink in the
(第2の実施形態)
図11および図12は、本発明の第2の実施形態を説明するための図である。これらの図において、前述した実施形態と同様の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
11 and 12 are diagrams for explaining the second embodiment of the present invention. In these drawings, the same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
前述した実施形態と同様に、メインインク供給室(メイン液体供給室)42は、壁部42Aから42Fによって形成されており、下側の壁部42Bと共通液室33に連通する供給口43Gは、図11中の左右方向において平行に形成されている。
Similar to the above-described embodiment, the main ink supply chamber (main liquid supply chamber) 42 is formed by the
本実施形態において、上側の壁部42Aには、水平方向に対して角度θ1で傾斜する傾斜面が形成されており、その傾斜面は、第1フィルタ40側から第2フィルタ41側に向かって上向きに傾斜している。つまり、壁部42Aには、重力方向に対して直交しない傾斜面が形成されている。このように上側の壁部42Aに傾斜面を形成することにより、メインインク供給室42内の気泡を第2フィルタ41側に集中させることができる。すなわち、メインインク供給室42内において浮力により浮き上がる気泡を、上側の壁部42Aに沿って移動させることができる。角度θ1を4°以上に設定することにより、気泡の移動が確認できた。このように上側の壁部42Aを傾斜させることにより、ヘッド11内の気泡の除去効率をさらに高めることが可能となり、循環モードの実施に要する時間も短縮することができる。角度θ1は、4°より大きくなるほど気泡を移動させる作用も強くなる。しかし、角度θ1が大きくなるほどヘッド11の高さも高くなるため、実用上は20°程度が望ましい。
In the present embodiment, the
本例においては、上側の壁部42Aがノズル配列平面と直交し、その壁部42Aに角度θ1の傾斜面部が形成されている。しかし壁部42Aは、メインインク供給室42内の気泡を移動させるための傾斜面部を有するものであればよい。
In this example, the
(第3の実施形態)
図13は、本発明の第3の実施形態を説明するための図である。図13において、前述した実施形態と同様の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 13 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態において、上側の壁部42Aの図13中右側には、水平方向に対して角度θ1で傾斜する部分(傾斜面)42A−1が形成されており、その部分42A−1は、第1フィルタ40側から第2フィルタ41側に向かって上向きに傾斜している。さらに、上側の壁部42Aの図13中左側の部分には、水平方向に対して角度θ2で傾斜する部分(傾斜面)42A−2が形成されており、その部分42A−2は、第2フィルタ41側から第1フィルタ40側に向かって上向きに傾斜している。これらの部分42A−1,42A−2によって、第1フィルタ40と第2フィルタ41との間に位置する頂点部(頂点)42A−3が形成される。
In the present embodiment, a portion (inclined surface) 42A-1 that is inclined at an angle θ1 with respect to the horizontal direction is formed on the right side in FIG. 13 of the
メインインク供給室42内における第2フィルタ41の近傍に微小な気泡が残留した場合には、その気泡によって、記録動作中における第2フィルタ41からのインク供給が阻害されるおそれがある。本例においては、上側の壁部42Aに、第2フィルタ41側から第1フィルタ側40に向かって上向きの角度θ2を成す部分42A−2を形成することによって、第2フィルタ41から離れた位置の壁部42Aの頂点部42A−3に、気泡を溜めることが可能となる。この結果、気泡の除去効率を高めつつ、第2フィルタ41の近傍に残留する気泡によってインク供給が阻害されることなく、記録動作中のインク供給性能を維持することができる。
If minute bubbles remain in the vicinity of the
11 インク吐出ヘッド(液体吐出ヘッド)
12 回復ユニット
23 サブタンク
24 供給ポンプ
25 加圧ポンプ
26 回復弁
27 供給弁
28 回復桶
29 リサイクル弁
32 ヒーター基板
33 共通液室
34 天板
37 インク供給部材(液体供給部材)
38 インク供給ケース(液体供給ケース)
39 インク供給ケースカバー(液体供給ケースカバー)
40 第1フィルタ
41 第2フィルタ
42 メインインク供給室(メイン液体供給室)
43 第3フィルタ
44 第1インク供給室(第1液体供給室)
45 第1ジョイント開口(第1開口)
46 第2インク供給室(第2液体供給室)
47 第2ジョイント開口(第2開口)
48 バイパス流路
100 制御部(制御手段)
11 Ink discharge head (liquid discharge head)
DESCRIPTION OF
38 Ink supply case (liquid supply case)
39 Ink supply case cover (liquid supply case cover)
40
43
45 First joint opening (first opening)
46 Second ink supply chamber (second liquid supply chamber)
47 Second joint opening (second opening)
48
Claims (3)
前記複数のノズルの配列方向に延在し且つ前記液体吐出ヘッドの前記共通液室に連通するメイン液体供給室と、A main liquid supply chamber that extends in the arrangement direction of the plurality of nozzles and communicates with the common liquid chamber of the liquid discharge head;
前記メイン液体供給室に対し第1フィルタを介して連通する第1液体供給室と、A first liquid supply chamber communicating with the main liquid supply chamber via a first filter;
前記メイン液体供給室に対し第2フィルタを介して連通する第2液体供給室と、A second liquid supply chamber communicating with the main liquid supply chamber via a second filter;
前記第1液体供給室と前記第2液体供給室とを第3フィルタを介して連通するバイパス流路と、A bypass flow path that connects the first liquid supply chamber and the second liquid supply chamber via a third filter;
前記第1液体供給室に連通する第1ジョイント開口と、A first joint opening communicating with the first liquid supply chamber;
前記第2液体供給室に連通する第2ジョイント開口と、A second joint opening communicating with the second liquid supply chamber;
前記第1ジョイント開口に接続可能な液体供給経路と、A liquid supply path connectable to the first joint opening;
前記第2ジョイント開口に接続可能な液体排出経路と、A liquid discharge path connectable to the second joint opening;
を有し、Have
前記第1液体供給室と前記第2液体供給室とは、前記メイン液体供給室を規定する複数の面のうち、前記液体吐出ヘッドの前記複数のノズルが配列された面と交差する方向と前記複数のノズルの配列方向とに広がる所定の面側で各々前記第1フィルタ及び前記第2フィルタを介して前記メイン液体供給室に連通するように、前記メイン液体供給室の前記所定の面側に積層されて配置され、更に前記第1フィルタと前記第2フィルタとは前記所定の面に沿って且つ前記複数のノズルの配列方向に離れて配置され、且つ前記第1フィルタの面積は前記第2フィルタの面積よりも広く設定され、The first liquid supply chamber and the second liquid supply chamber include a direction intersecting with a surface on which the plurality of nozzles of the liquid discharge head are arranged among a plurality of surfaces defining the main liquid supply chamber, and On the predetermined surface side of the main liquid supply chamber so as to communicate with the main liquid supply chamber via the first filter and the second filter on the predetermined surface side extending in the arrangement direction of the plurality of nozzles, respectively. Further, the first filter and the second filter are arranged along the predetermined plane and separated in the arrangement direction of the plurality of nozzles, and the area of the first filter is the second filter. Set wider than the area of the filter,
前記液体供給経路は、前記第1ジョイント開口から前記第1液体供給室および前記第1フィルタを通して前記メイン液体供給室から前記共通液室に液体を供給可能であり、The liquid supply path can supply liquid from the main liquid supply chamber to the common liquid chamber through the first liquid supply chamber and the first filter from the first joint opening,
前記液体排出経路は、前記メイン液体供給室から前記第2フィルタを通して前記第2液体供給室に供給される液体及び前記バイパス流路を通して前記第1液体供給室から前記第2液体供給室に供給される液体を前記第2ジョイント開口から排出可能であることを特徴とする液体供給装置。The liquid discharge path is supplied from the first liquid supply chamber to the second liquid supply chamber through the liquid supplied from the main liquid supply chamber to the second liquid supply chamber through the second filter and the bypass channel. The liquid supply apparatus is characterized in that the liquid can be discharged from the second joint opening.
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