JP5087971B2 - Inkjet head - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to an inkjet head.
従来、用紙やプラスチック薄板等の記録媒体にインクを吐出して所定の画像を記録するインクジェットプリンタが提案され、実用化されている。インクジェットプリンタは、ノズルを有するインクジェットヘッドを備えており、かかるインクジェットヘッドを所定の方向に移動させながらノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体に所定の画像を記録している。 2. Description of the Related Art Conventionally, ink jet printers that record predetermined images by ejecting ink onto recording media such as paper and plastic thin plates have been proposed and put into practical use. The ink jet printer includes an ink jet head having nozzles, and records a predetermined image on the recording medium by ejecting ink from the nozzles toward the recording medium while moving the ink jet head in a predetermined direction. .
ところで、前記インクジェットプリンタに使用するインクは、インク供給容器よりインク供給管を介してキャリッジ上のヘッドに供給される場合がある。 Incidentally, the ink used in the ink jet printer may be supplied from the ink supply container to the head on the carriage through the ink supply tube.
このインク供給機構において、ヘッドが搭載されたキャリッジを走査するため、加減速や振動によりヘッドに供給されるインク圧力が変動する。その場合、ヘッドのノズルのインクメニスカス位置がずれることにより濃度むらを起こしたり、最悪の場合、メニスカスが破れて吐出不能になってしまうという問題がある。 In this ink supply mechanism, since the carriage on which the head is mounted is scanned, the ink pressure supplied to the head varies due to acceleration / deceleration and vibration. In that case, there is a problem that the ink meniscus position of the nozzle of the head is shifted, resulting in uneven density, or in the worst case, the meniscus is broken and discharge becomes impossible.
また、従来の、このような現象の解決策として提案されているものに、特許文献1、6,7に示されるようなヘッドの上流にダンパーを配置する構成として、インク供給時の圧力変動を吸収するものがある。しかしながら、ダンパーとヘッドの間に配管があると、機械的な振動や加減速により微少ながらインク供給圧に変動が出てしまうという問題がある。
In addition, as a conventional solution to such a phenomenon, a damper is disposed upstream of the head as shown in
そのため、従来、このような微少な圧力変動を防ぐためにヘッド内部にダンパー機能を持たせたものがある(例えば、特許文献2〜5,8参照)。
For this reason, conventionally, there is a head provided with a damper function in order to prevent such a slight pressure fluctuation (see, for example,
特許文献2には、ヘッドの共通インク室に密封構造のエアダンパー室を設けてダンパー機能をもたせるものが開示されている。また、特許文献3には、積層ヘッドにおいて薄板を用いてダンパー機能を持たせるものが開示されている。特許文献4には、ヘッドの共通インク室に溝を形成し、フィルムによりエアダンパー室と分離してダンパー機能を持たせるものが開示されている。特許文献5には、ヘッドの共通インク室に隣接して気体保持室を形成し、かつ電気分解で気泡を蓄積させてダンパー機能を持たせるものが開示されている。特許文献8には、ヘッドのリザーバーのインクが空気に接することで、小型化した圧力室を構成できるバイオチップ用ヘッドが開示されている。
しかしながら、特許文献5、8に開示されているような空気とインクを接触させて気液界面を形成させる構造では、このような場所に空気を安定して留めておくことは簡単ではなく、ノズルの目づまり防止の為の吸引動作等により流出して圧力変動の吸収効果を失うことにより安定吐出に支障をきたすという問題がある。
However, in the structure in which air and ink are brought into contact with each other to form a gas-liquid interface as disclosed in
特に、共通インク室に空気を導入する場合には、空気が共通インク室内に固定されず、自由に動くことができるため、圧力室にも入り込み、インクの吐出を妨げることがしばしば生じたり、せっかく入れた空気が流出されてしまったりする問題が生じる。 In particular, when air is introduced into the common ink chamber, since the air is not fixed in the common ink chamber and can move freely, it often enters the pressure chamber and often prevents ink ejection. There is a problem in that the air that has been introduced flows out.
また、空気とインクが接触する気液界面において、空気がインクに溶解してしまうため、一定の時間が経過すると空気が消失し、圧力変動の吸収効果を失うという問題がある。 Further, since air dissolves in ink at the gas-liquid interface where air and ink come into contact with each other, there is a problem that the air disappears after a certain period of time and the effect of absorbing pressure fluctuations is lost.
いずれの特許文献にも、空気がインクに溶解することに関する記載はなく、このことが圧力変動の吸収効果に与える影響についても何ら開示がない。 None of the patent documents describes the fact that air dissolves in ink, and there is no disclosure about the effect of this on the absorption effect of pressure fluctuations.
特許文献2、3、4に開示されているように空気とインクとの界面にフィルム等の部材を介在させることによりエアダンパー室からの空気の流出や溶解を確実に防止することができる。しかしながら、このような構成とするには、新たな部品や製造プロセスが必要となり、また構造が複雑になるため特別な設計が必要となり、コストアップや信頼性低下を招く恐れがある。
As disclosed in
また、特許文献5に開示されているような、ヘッドの共通インク室に隣接して気体保持室を形成し、かつ電気分解で気泡を蓄積させて空気を補充する構造では、構造が複雑になると共に、電気分解で気泡を発生させるタイミング等の複雑な制御が必要になる。さらに、電気分解で気体が発生しない油性インク等では機能しないという問題もある。
Further, the structure as disclosed in
本発明の目的は、以上の問題点の解決を図り、エアダンパー室からの空気の流出や溶解を、簡便な構造で抑制することができるインクジェットヘッドを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems and provide an ink jet head capable of suppressing outflow and dissolution of air from an air damper chamber with a simple structure.
本発明の課題は、以下のような構成により解決される。
1.
インクを吐出するノズルと該ノズルに連通した圧力室とを有するインクジェットヘッドチップと、
外部からのインクを前記インクジェットヘッドチップに供給するインク供給路と、
前記インク供給路から分岐した迷路構造のエアダンパー室とを備え、
前記エアダンパー室は、該エアダンパー室を構成する2つの対向する内壁面からそれぞれ複数の隔壁が相対する内壁面に向けて交互に離間して立設されていることによって、内部空間の全体が前記インク供給路との連通側から他端側に向けてジグザグ構造に形成された細長い流路として構成されており、該細長い流路の途中に気液界面が配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2.
前記インク供給路はインク供給室を有し、
前記迷路構造のエアダンパー室は前記インク供給室から分岐し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。
3.
前記迷路構造のエアダンパー室の少なくとも一部の内壁面が、前記迷路構造を形成するように配置された隔壁により形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェットヘッド。
4.
インクジェットヘッドの使用時に、前記ジグザグ構造を含む面が水平面に対して非平行になるように前記迷路構造のエアダンパー室が配設されていることを特徴とする請求項1、2または3に記載のインクジェットヘッド。
5.
前記インクジェットヘッドチップの一部の面が前記迷路構造のエアダンパー室の内壁面の一部を形成していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のインクジェットヘッド。
6.
前記迷路構造のエアダンパー室における前記インク供給路との連通側とは異なる他端側に空気を注入する、空気注入機構を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のインクジェットヘッド。
The problems of the present invention are solved by the following configurations.
1.
An inkjet head chip having a nozzle for discharging ink and a pressure chamber communicating with the nozzle;
An ink supply path for supplying ink from outside to the inkjet head chip;
An air damper chamber having a maze structure branched from the ink supply path ,
The air damper chamber is erected alternately from two opposing inner wall surfaces constituting the air damper chamber toward the inner wall surfaces facing each other, so that the entire inner space is characterized is configured as an elongate channel formed in a zigzag structure, that you have been arranged the gas-liquid interface in the middle of the elongated flow path toward the other end side from the communication position with the ink supply path Inkjet head.
2.
The ink supply path has an ink supply chamber;
The inkjet head according to
3.
3. The inkjet head according to
4 .
When using the ink jet head, according to
5 .
The inkjet head according to any one of
6 .
Injecting air into different other end side to the communication position with the ink supply path in the air damper chamber of the labyrinth structure, according to any one of
本発明によれば、エアダンパー室からの空気の流出や溶解を簡便な構造で抑制することができるので、インクの供給圧力の変動を吸収し、吐出安定性を維持することができるインクジェットヘッドとすることができる。 According to the present invention, since the outflow and dissolution of air from the air damper chamber can be suppressed with a simple structure, an ink jet head capable of absorbing fluctuations in ink supply pressure and maintaining ejection stability can do.
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。ただし、以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
まず図1を参照して、本発明の一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について説明する。図1は本発明の一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成図である。 First, an overall configuration of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
インクジェットプリンタ1は、記録媒体Pに対してインクを吐出し、記録媒体P上に画像を記録するものである。インクジェットプリンタ1には、図示しない搬送手段が備わっており、この搬送手段が記録媒体Pを、図1における記録領域Cを通過させながら主走査方向Aと直交した副走査方向Xに搬送するようになっている。
The
記録領域Cの上方には、主走査方向Aに沿って延在するキャリッジレール2が配置されていて、このキャリッジレール2には、キャリッジレール2によって案内されるキャリッジ3が移動自在に設けられている。
Above the recording area C, a
キャリッジ3は、記録媒体Pに対してインクを吐出するインクジェットヘッド4を搭載し、キャリッジレール2に沿ってホームポジション領域Bからメンテナンス領域Dにかけて矢印A方向に移動するようになっている。
The
この主走査中にインクジェットヘッド4が、記録媒体Pに向けてインクdを吐出することで記録媒体Pに画像を形成する。使用時において、ノズルからのインク吐出方向が下向きとなるようにインクジェットヘッド4が上下方向Yに設置される。このときインク吐出面41aは水平方向に配置されている。
During this main scanning, the
本実施形態に係るインクジェットプリンタ1では、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4色のインクを吐出できるよう、合計で4個のインクジェットヘッド4がキャリッジ3に設置されている。図1においては、3個のインクジェットヘッド4,4、4が矢印A方向に1列に配置されていて、この矢印A方向に並んだインクジェットヘッド4,4、4の中央のインクジェットヘッド4の奥側(紙面垂直方向の奥側)にその他の1個のインクジェットヘッド4(不図示)が配置されている。
In the
これら各インクジェットヘッド4には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクを貯蔵するインクタンク5が、それぞれインク供給管6を介して連結されている。つまり、インクタンク5内のインクは、インク供給管6によって各インクジェットヘッド4に供給されるようになっている。
Each of these inkjet heads 4 is connected to an
メンテナンス領域Dには、インクジェットヘッド4に対してメンテナンスを行うメンテナンスユニット7が設けられている。このメンテナンスユニット7には、インクジェットヘッド4のインク吐出面41aを覆って、ノズル内のインクを吸引するための複数の吸引キャップ8と、インク吐出面41aに付着したインクを拭き取る清掃ブレード9と、インクジェットヘッド4から空吐出されたインクを受けるインク受器10と、吸引ポンプ11と、廃インクタンク12とが設けられている。
In the maintenance area D, a maintenance unit 7 that performs maintenance on the
吸引キャップ8は吸引ポンプ11を介して廃インクタンク12と連通しており、メンテナンス動作時には上昇してインクジェットヘッド4のインク吐出面41aを覆うようになっている。吸引キャップ8,8,…は、上述のように上昇した時に全てのインクジェットヘッド4のインク吐出面41aを覆うことができるよう、各インクジェットヘッド4に対応するように4個配列されている。
The
吸引ポンプ11はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成されていて、吸引キャップ8がインク吐出面41aを覆った状態で作動することにより、ノズル42(図3参照)からインクジェットヘッド4内部のインクを異物とともに吸引するための吸引力を発生するようになっている。
The
ホームポジション領域Bには、インクジェットヘッド4を保湿する保湿ユニット13が設けられている。保湿ユニット13には、インクジェットヘッド4が待機状態にあるとき、インク吐出面41aを覆うことでインクジェットヘッド4のインクを保湿する4個の保湿キャップ14が設けられている。これら4個の保湿キャップ14,14,…は、4個のインクジェットヘッド4のインク吐出面41aを同時に覆うことができるよう、インクジェットヘッド4の配列に対応して配列される。
In the home position area B, a
制御部は、CPU(中央演算装置)と、メモリとを有して構成され、インクジェットプリンタ1の各構成要素を制御するようになっている。メモリには、記録媒体Pに形成する画像のデータや、インクジェットプリンタ1の各構成要素を制御するためのプログラムが記憶されており、このメモリ内の画像データやプログラムに基づいて各構成要素に制御信号を送信するようになっている。
The control unit is configured to include a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and controls each component of the
次に、図2〜図4を参照して本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド4について説明する。
Next, an
図2は本実施形態のインクジェットヘッド4の分解斜視図、図3は本実施形態のインクジェットヘッド4の側面図、図4は本実施形態に係るエアダンパー室形成部材58の斜視図である。
2 is an exploded perspective view of the
本実施形態のインクジェットヘッド4には、インクを吐出するインクジェットヘッドチップ(以下「ヘッドチップ」と称す。)41が設けられている。ヘッドチップ41は矢印X方向に長尺な外形をしていて、そのインク吐出面41aには多数のノズル42が矢印X方向に配列されている。この矢印X方向に連続して設けられたノズル42の列をノズル列42aということとする。本実施の形態のインクジェットヘッド4は、ノズル列42aが1列設けられている。インクジェットヘッド4は矢印X方向(ノズル列方向)と図1に図示された主走査方向Aとが直交するようにキャリッジ3に搭載される。
The
図3に示すように、ヘッドチップ41の一方の側面41bにはインク供給口43が設けられていて、ヘッドチップ41の内部に形成されたインク流路44を介して、インク供給口43とノズル42とが連続するようになっている。インク流路44の一部は圧力室を形成しており、図示しない圧力発生手段としての圧電素子の作用により圧力を変動させて、インク滴をノズル42から吐出させる構造になっている。
As shown in FIG. 3, an
このように、ヘッドチップ41には、複数のノズル42と、複数のノズル42に対応して設けられた複数の圧力室が矢印X方向に配列されて設けられている。本実施形態では、ヘッドチップ41において、この圧力室の配列方向に沿って延びる面を側面と称する。
Thus, the
ヘッドチップ41の一方の側面41bには、インク供給口43に連結されて、インク供給路からのインクをヘッドチップ41に導く1つの共通インク室形成部材48が接着固定されている。共通インク室形成部材48は、耐インク性に優れた材料からなり、共通インク室480を形成するための凹みが形成されている。共通インク室形成部材48の一端部には、共通インク室480にインクを流入させるインク流路481が一体的に設けられている。
One common ink
また、前記共通インク室形成部材48とカバー54の間における、前記共通インク室形成部材48の側面には、図3に示すように、インクヒータ49が共通インク室形成部材48に接触するように設けられている。このインクヒータ49は、共通インク室形成部材48の共通インク室480に導入されたインクを所定の温度に加熱するために設けられるものである。
Further, as shown in FIG. 3, the
さらに、前記共通インク室形成部材48とカバー54の間に、少なくともインクヒータ49を包含するように接着剤が充填されており、これにより筐体フレーム53とインクヒータ49及び共通インク室形成部材48が接着固定されている。
Further, an adhesive is filled between the common ink
このようなインクジェットヘッド4にかかるインク圧を安定させるために、ヘッドチップを挟んで共通インク室形成部材48の反対側のヘッドチップの側面41cにはエアダンパー室形成部材58が接合(例えば、接着)されている。エアダンパー室形成部材58は、耐インク性に優れた材料からなり、空気501が存在する迷路構造のエアダンパー室580を形成するための迷路構造の凹部582が形成されている。
In order to stabilize the ink pressure applied to the
エアダンパー室580は、内部に迷路構造のエアダンパー室580を形成するための迷路構造の凹部582を有しその開口面583が開放された箱形状のエアダンパー室形成部材58と、該エアダンパー室形成部材58の開口面583に接合(例えば接着)されエアダンパー室形成部材58の迷路構造の凹部582を閉塞するヘッドチップの側面41cとにより形成される。
The
エアダンパー室形成部材58の一端部には、エアダンパー室580にインク500を流入させるインク流路581が一体的に設けられ、迷路構造の凹部582の始端511は、インク流路581に連通している。
An
上記エアダンパー室形成部材58の内部空間は、迷路構造のエアダンパー室580の内壁面構成部としての機能も有する複数の隔壁510によって区画されており、該内部空間に、インク流路581に連通せしめる迷路構造の凹部582を形成するようになっている。
The internal space of the air damper
上記隔壁510は、それの一方の側縁部がエアダンパー室形成部材58の底面に、上下両側の端縁部がエアダンパー室形成部材58の上下側面にそれぞれ一体的に結合されており、右側の端縁部の下側部分に、インク流路581に連通する迷路構造の凹部582の始端511が設けられている。尚、上記隔壁510の他方の側縁部は、エアダンパー室形成部材58とヘッドチップとの接合の際に、ヘッドチップの側面41cに接合される。
The
上記迷路構造のエアダンパー室580は、始端部511がインク流路581に連通し、他端部512が閉鎖されており、複数の隔壁510を上下方向Yに、かつ一端をエアダンパー室形成部材580から交互に離間させて立設することにより始端部511から他端部512に向けて迷路の方向Kがジグザグ状に形成されたジグザグ構造を有する。
The
インクジェットヘッド4の使用時に、前記ジグザグ構造を含む面が水平面に対して非平行になるように迷路構造のエアダンパー室580が配設されている。本実施形態では、ジグザグ構造を含む面がXY平面に一致するように配設されている。
An
また、インクジェットヘッド4は、空気注入機構を備える。空気注入機構は、エアダンパー室580におけるインク供給路との連通側の始端511とは異なる他端側512に空気を注入する機構である。空気注入機構は、通常時は閉じられており、エアダンパー室580の空気が無くなってしまった場合に開けられるように構成されている。本実施形態では、図4に示すように他端側512に連通するバイパス513を弁あるいは栓などの封止手段(不図示)で覆っており、ここに注射器を挿入して空気を注入可能な状態にするようになっている。
The
以上のように、本実施形態では、エアダンパー室580を入り組んだ迷路構造としているので、流路を細長くするのと相俟って、簡便な構造で、エアダンパー室580内の空気501の自由な移動を規制し、空気501の流出を抑制することができる。流路を細長くすることにより、流路の断面積を小さくできるためエアダンパー室580内に所定の空気体積を保持した上で、空気とインクが接触する気液界面における接触面積を小さくすることができ、空気がインクに溶けてしまうことによる空気の減少の速度が遅くなることにより、空気の溶解を簡便な構造で抑制することができる。
As described above, in this embodiment, since the
また、迷路構造のエアダンパー室580の少なくとも一部の内壁面を、迷路構造を形成するように配置された隔壁510により形成することにより簡単に迷路構造のエアダンパー室580を形成することができる。
Further, by forming at least a part of the inner wall surface of the maze structure
また、エアダンパー室580の迷路構造が、ジグザグ構造を有することにより、空気の流出や溶解をより効果的に抑制することができる。
Moreover, since the maze structure of the
また、前記迷路構造のエアダンパー室580おける前記インク供給路との連通側511から他端側512に向けて前記ジグザグ構造が形成されていることにより、空気の流出や溶解をより効果的に抑制することができる。
Further, since the zigzag structure is formed from the
また、インクジェットヘッドの使用時に、前記ジグザグ構造を含む面が水平面から傾斜するように前記迷路構造のエアダンパー室580を配設することにより、空気の流出や溶解をより効果的に抑制することができる。
Further, when the ink jet head is used, the
またヘッドチップの一部の面がエアダンパー室の内壁面の一部を形成することにより、インクジェットヘッドの小型化が可能になると共に、インク吐出時のヘッドチップの圧電素子の振動をエアダンパー室の液体(インク500)が吸収することが可能になり、振動が外部に伝わるのを抑制できる。 In addition, since a part of the surface of the head chip forms a part of the inner wall surface of the air damper chamber, it is possible to reduce the size of the ink jet head and to vibrate the vibration of the piezoelectric element of the head chip during ink ejection. Of the liquid (ink 500) can be absorbed, and vibrations can be prevented from being transmitted to the outside.
また、上述したように迷路構造のエアダンパー室580を構成すれば、迷路構造のエアダンパー室580の内壁面を構成する隔壁510がエアダンパー室形成部材58に一体的に形成され、かつ、迷路構造の凹部が一方向に開放して形成されているので、エアダンパー室形成部材58を迷路構造の凹部と共に金型によって樹脂材料等で容易に成形することができる。
Further, if the maze structure
また、エアダンパー室形成部材58にヘッドチップを接合する際に隔壁510の先端部をヘッドチップの側面41cに接合するだけで、簡単に迷路構造のエアダンパー室580を形成することができる。
Further, when the head chip is joined to the air damper
また、エアダンパー室におけるインク供給路との連通側とは異なる他端側に空気を注入する、空気注入機構を備えることにより、エアダンパー室の空気が無くなってしまった場合にも空気の注入が容易となる。 In addition, by providing an air injection mechanism that injects air into the other end side of the air damper chamber that is different from the side communicating with the ink supply path, air can be injected even when the air in the air damper chamber is exhausted. It becomes easy.
図2に戻って、ヘッドチップ41の下部には、インク吐出面41aが露出するように、共通インク室形成部材48、エアダンパー室形成部材58及びヘッドチップ41を保持する保持板51が取り付けられている。この保持板51の一端部には、共通インク室形成部材48のインク流路481及びエアダンパー室形成部材58のインク流路581を保持して、インク流路481及びインク流路581にインクを流すインク供給室52が形成されている。インク供給室52は、ヘッドチップ41のノズル列方向の一端側に配置され、インク流路481及びインク流路581に接続されている。インク流路581とエアダンパー室580の接続部は、エアダンパー室580を形成する壁面においてヘッドチップ41のインク入口側よりもノズル42側により近い位置に形成されている。
Returning to FIG. 2, a common ink
そして、ヘッドチップ41の図示しない各圧電素子に対して制御部からの制御信号を送信するヘッド駆動基板46が、フレキシブル配線板47を介して接続されている。このヘッド駆動基板46には、インクヒータ49に対して電力供給を行うヒータ用回路が形成されていて、このヒータ用回路には、インクヒータ49の電熱線が電線50を介して電気的に接続されている。また、温度を検知するための温度センサ45も同様に、図示しない電線によりヒータ用回路に電気的に接続されている。この温度センサ45は、インクヒータ49よりもヘッドチップ41に近接して配置されている。
A
ヘッド駆動基板46には、コネクタ461が設けられており、コネクタ461には、入力端子61と出力端子62とを有するフレキシブル配線板60の出力端子62が接続されている。そして、フレキシブル配線板60の入力端子61には、図示しない電源及び制御部が電気的に接続されていて、このフレキシブル配線板60を介して、制御信号及び電力がヘッド駆動基板46に供給されるようになっている。
The
そして、図2に示すようにインクジェットヘッド4には、上記したヘッドチップ41、共通インク室形成部材48、エアダンパー室形成部材58、ヘッド駆動基板46、保持板51などのインクジェットヘッド4の構成要素が取り付けられ、収納、固定される筐体フレーム53と、筐体フレーム53を覆うカバー54が設けられている。この筐体フレーム53には、保持板51のインク供給室52に連結してインクを供給するフレームインク流路55が設けられていて、このフレームインク流路55には、インク供給管6が連結されるようになっている。また、筐体フレーム53の内部には、ヘッド駆動基板46を支持する支持梁56が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施形態においては、フレームインク流路55と、インク供給室52と、インク供給室52と共通インク室480を連結するインク流路481と、共通インク室480とによりインク供給路が構成されている。なお、共通インク室480やインク溜めとなるインク供給室52を設けない構成としても良い。また、共通インク室は、ヘッドチップを構成する基板を利用してヘッドチップと一体的に形成しても良い。
In the present embodiment, the ink supply path is configured by the frame
本実施の形態では、インク供給路はインク供給室を有し、エアダンパー室はインク供給室から分岐しているため、より効果的に圧力変動を吸収できる。 In the present embodiment, the ink supply path has an ink supply chamber, and the air damper chamber is branched from the ink supply chamber, so that pressure fluctuations can be absorbed more effectively.
カバー54の上部には開口57が設けられていて、インクジェットヘッド4の組立後においては、この開口57からフレキシブル配線板60の入力端子61が外部に露出するようになっている。
An opening 57 is provided in the upper part of the
次に、図5を参照して本実施形態のエアダンパー室580の作用について詳細に説明する。図5の(a)は本実施形態に係るインクジェットヘッド4のエアダンパー室580の空気501とインク500の気液界面M1の状態を示す模式図である。(b)は比較例に係るインクジェットヘッド400の隔壁510を設けない場合のエアダンパー室580の空気501とインク500の気液界面M2の状態を示す模式図である。図5(a)と図5(b)とは同一体積の空気501が存在しているものとする。
Next, the operation of the
なお、図5はインクジェットヘッドのエアダンパー室580及び共通インク室480とインク供給室52との接続状態を示している。
FIG. 5 shows the connection state between the
図5(a)に示すように、インク供給管6からのインクはフレームインク流路55からインク供給室52に入り、インク供給室52と共通インク室480を連結するインク流路481とインク供給室52とエアダンパー室580を連結するインク流路581とに分岐する。インク流路481を通過したインクは、共通インク室480を通ってインク供給口43からヘッドチップ41へ供給される。インク流路581を通過したインクは、エアダンパー室580へ供給される。フレームインク流路55からインク500を充填すると、インク流路581との接続部に連通し複数の隔壁510により形成された迷路構造のエアダンパー室580には、空気501が封じ込められる。使用時においては、迷路構造のエアダンパー室580の所定部分までインク500が充填され、その残部には空気501が閉じ込められており、隔壁510により規制された小さな接触面積の気液界面M1を形成している。
As shown in FIG. 5A, the ink from the
一方、隔壁510を形成していない比較例の場合は、図5(b)に示すように、インク流路581を通過したインクは、エアダンパー室580へ供給される。フレームインク流路55からインク500を充填すると、インク流路581との接続部に連通したエアダンパー室580には、空気501が封じ込められる。使用時においては、図5(b)に示すように、ノズル42を下側とした場合、エアダンパー室580の所定高さまでインク500が充填され、その上部には空気501が閉じ込められており、大きな接触面積の気液界面M2を形成している。
On the other hand, in the case of the comparative example in which the
本実施形態においては、隔壁510により入り組んだ迷路構造とすることで、流路を細長くすることにより、隔壁を配置しない場合に比較して流路の断面積を小さくできるためエアダンパー室580内に所定の空気体積を保持した上で、空気とインクが接触する気液界面における接触面積を小さくすることができ、空気がインクに溶けてしまうことによる空気の減少の速度が遅くなることにより、空気の溶解を簡便な構造で抑制することができる。したがって、インクの供給圧力の変動を吸収し、吐出安定性を維持することができるインクジェットヘッドとすることができる。
In the present embodiment, a labyrinth structure that is complicated by the
また、本実施形態では、エアダンパー室580を入り組んだ迷路構造としているので、流路を細長くするのと相俟って、間便な構造で、エアダンパー室580内の空気501の自由な移動を規制し、空気501の流出を抑制することができる。
In this embodiment, since the
例えば、図5(b)の構造では、図5における矢印R方向にインクジェットヘッドが傾斜した場合や外部振動により気液界面が振動した場合において、エアダンパー室580からインク流路581への空気501の流出が起こりやすいが、図5(a)の構造では、隔壁510を有し入り組んだ迷路構造であるので、傾斜や外部振動が生じてもエアダンパー室に空気を安定に保持することができるので、エアダンパー室からの空気の流出を、簡便な構造で抑制することできる。
For example, in the structure of FIG. 5B, the
ここで、気液界面のメニスカス保持力は、インクの表面張力に比例し、その気液界面の径(接触面積に相当)に反比例する。本実施形態では接触面積を小さくすることでメニスカス保持力を高めることができるので、振動や傾斜に対して気液界面が動きにくく、強い構造とすることができる。 Here, the meniscus holding force at the gas-liquid interface is proportional to the surface tension of the ink and inversely proportional to the diameter (corresponding to the contact area) of the gas-liquid interface. In the present embodiment, since the meniscus holding force can be increased by reducing the contact area, the gas-liquid interface is less likely to move with respect to vibration and inclination, and a strong structure can be obtained.
インクジェットヘッド4が移動する際に発生するインクの圧力変化は、インク流路581からエアダンパー室580に伝えられ、空気501の体積変化によって吸収され、インクジェットヘッド4内のインク圧力がインクの吐出特性に影響しない程度の小さな変化に抑制される。このような圧力吸収の性能をより高めるために、インク供給室52とエアダンパー室580を連結するインク流路581の抵抗は、インク供給室52と共通インク室480を連結するインク流路481の抵抗よりも小さくすることが好ましい。流路の抵抗を下げるには流路断面積を大きくすればよい。
The ink pressure change that occurs when the
次に、インクジェットプリンタ1による画像形成時における動作について説明する。
Next, the operation at the time of image formation by the
インクジェットプリンタ1の電源がONとなると、インクジェットプリンタ1の各部に対して給電が行われる。
When the power of the
その後、画像記録の開始指示が入力されると、キャリッジ3の往復走査が開始されると共に、制御部は、画像データを基とした制御信号をヘッド駆動基板46及びその他の駆動部に送信し、画像記録を開始する。搬送手段に搬送される記録媒体P上には、インクジェットヘッド4からインクが吐出されて画像が形成される。
Thereafter, when an image recording start instruction is input, the
そして、インクジェットヘッド4の吐出状態を回復するためのメンテナンスタイミングになると、制御部は、各部を制御してインクジェットヘッド4のメンテナンスを行わせる。詳細に説明すると、制御部は、メンテナンスタイミングに伴って走査用モータを制御し、インクジェットヘッド4と吸引キャップ8とが対峙する位置までキャリッジ3を移動させる。インクジェットヘッド4と吸引キャップ8とが対峙すると、制御部は、昇降用モータを制御して、インクジェットヘッド4のインク吐出面41aと吸引キャップ8とが密着するまでメンテナンスユニット7を上昇させる。
When the maintenance timing for recovering the ejection state of the
メンテナンスユニット7の上昇完了後、制御部は、所定時間だけ吸引キャップ8内部が吸引されるように吸引ポンプ11を制御する。
After completion of raising the maintenance unit 7, the control unit controls the
吸引ポンプ11の作動により、インクジェットヘッド4内部が負圧になる。エアダンパー室580の上流側のインク流路581も負圧になり、エアダンパー室580に貯まったインクは、インク流路581から流れ出るようになっている。
Due to the operation of the
このとき、図5に示すエアダンパー室580における空気501が膨張し、インク500と空気501の気液界面Mがインク流路581側に引き寄せられることになる。
At this time, the
例えば、図5(b)の構造では、この状態から吸引により気液界面M2が下側に移動し、インク流路581の位置まで到達すると、エアダンパー室580からインク流路581への空気501の流出が生じるが、この流出が生じる直前の空気501の体積をV1とする。
For example, in the structure of FIG. 5B, when the gas-liquid interface M2 moves downward from this state and reaches the position of the
一方、図5(a)の構造では、隔壁510を有するので、気液界面M1が迷路構造のエアダンパー室580を蛇行しながら移動し、インク流路581の位置まで到達するとエアダンパー室580からインク流路581への空気501の流出が生じるが、この流出が生じる直前の空気501の体積をV2とする。
On the other hand, in the structure of FIG. 5A, since the
ここで、図からも明らかなようにV1<V2となる。従って、本実施形態の図5(a)の構造においては、図5(b)において空気501の流出が発生する圧力と同じ圧力で吸引しても空気501の流出は発生せず、吸引時においてもエアダンパー室に空気をより安定に保持することができるので、エアダンパー室からの空気の流出を、簡便な構造で抑制することできる。
Here, as apparent from the figure, V1 <V2. Therefore, in the structure of FIG. 5A of the present embodiment, the
以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド4によれば、インクを吐出するノズルと該ノズルに連通した圧力室とを有するインクジェットヘッドチップと、外部からのインクを前記インクジェットヘッドチップに供給するインク供給路と、前記インク供給路から分岐した迷路構造のエアダンパー室とを備えるので、エアダンパー室からの空気の流出や溶解を簡便な構造で抑制することができるので、インクの供給圧力の変動を吸収し、吐出安定性を維持することができるインクジェットヘッドとすることができる。
As described above, according to the
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、本実施の形態では、インクジェットプリンタとしてシリアル方式のインクジェットプリンタを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、インクジェットプリンタとしてライン方式のインクジェットプリンタを用いても良い。 For example, in this embodiment, a serial ink jet printer is used as the ink jet printer, but the present invention is not limited to this, and a line ink jet printer may be used as the ink jet printer.
1 インクジェットプリンタ
4、400 インクジェットヘッド
41 ヘッドチップ(インクジェットヘッドチップ)
41a インク吐出面(先端面)
42 ノズル
42a ノズル列
48 共通インク室形成部材
49 インクヒータ
53 筐体フレーム
P 記録媒体
X ノズル列方向
DESCRIPTION OF
41a Ink ejection surface (tip surface)
42 Nozzle
Claims (6)
外部からのインクを前記インクジェットヘッドチップに供給するインク供給路と、
前記インク供給路から分岐した迷路構造のエアダンパー室とを備え、
前記エアダンパー室は、該エアダンパー室を構成する2つの対向する内壁面からそれぞれ複数の隔壁が相対する内壁面に向けて交互に離間して立設されていることによって、内部空間の全体が前記インク供給路との連通側から他端側に向けてジグザグ構造に形成された細長い流路として構成されており、該細長い流路の途中に気液界面が配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 An inkjet head chip having a nozzle for discharging ink and a pressure chamber communicating with the nozzle;
An ink supply path for supplying ink from outside to the inkjet head chip;
An air damper chamber having a maze structure branched from the ink supply path ,
The air damper chamber is erected alternately from two opposing inner wall surfaces constituting the air damper chamber toward the inner wall surfaces facing each other, so that the entire inner space is characterized is configured as an elongate channel formed in a zigzag structure, that you have been arranged the gas-liquid interface in the middle of the elongated flow path toward the other end side from the communication position with the ink supply path Inkjet head.
前記迷路構造のエアダンパー室は前記インク供給室から分岐し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。 The ink supply path has an ink supply chamber;
The inkjet head according to claim 1, wherein the air damper chamber having the maze structure is branched from the ink supply chamber.
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