JP6686815B2 - INKJET HEAD, INKJET RECORDING DEVICE, AND INKJET HEAD MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to an inkjet head, an inkjet recording device, and a method for manufacturing an inkjet head.
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。
インクジェット記録装置に搭載されたインクジェットヘッドにおいて、ノズル近傍に気泡や異物が存在する場合、射出性能が低下するおそれがあるため、これらの気泡や異物を除去するメンテナンス作業が必要である。ここで、当該メンテナンス作業に時間を要すると生産性が大幅に低下するという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an inkjet recording apparatus that ejects ink droplets from a plurality of nozzles provided on an inkjet head to form an image on a recording medium.
In an inkjet head mounted on an inkjet recording apparatus, if bubbles or foreign matters are present near the nozzles, the ejection performance may be deteriorated. Therefore, maintenance work is required to remove these bubbles or foreign matters. Here, there is a problem that productivity will be significantly reduced if the maintenance work takes time.
そこで、インクジェットヘッドのヘッドチップに、ノズル近傍のインクを循環可能な流路を設けることによって、インクとともにノズル近傍の気泡等を除去でき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、ノズルから射出されるインクを貯留する圧力室と、ノズル近傍に連結する連通流路(高インピーダンスチャンネル)とを備えたインクジェットヘッドが開示されている。当該インクジェットヘッドでは、当該連通流路からノズルに向かってインクを流すことで、ノズル近傍の気泡等を、圧力室を経てマニホールド側に排出することができる。
Therefore, there is known an inkjet recording apparatus capable of removing bubbles and the like in the vicinity of the nozzle together with the ink by providing a head chip of the inkjet head with a flow path capable of circulating the ink in the vicinity of the nozzle.
For example,
また、特許文献2には、ノズルから射出されるインクを貯留する圧電材料の隔壁によって形成された圧力室と、ノズル近傍に連結する個別連通流路と、当該個別連通流路からのインクが合流する共通流路と、ヘッドの外部にインクを排出するための流路と、を備えたインクジェットヘッドが開示されている。当該インクジェットヘッドでは、個別連通流路及び共通流路はノズルが設けられた基板に設けられており、ノズル近傍の気泡等をインクとともにこれらの流路を通過させて、インクジェットヘッドの外部に排出できる。
また、特許文献1及び2記載のインクジェットヘッドでは、ノズルからインクを射出しながら、ノズル近傍の気泡等を除去できるため、別途のメンテナンス作業による生産性の低下を抑えることが可能である。
Further, in
In addition, in the inkjet heads described in
しかしながら、特許文献1に記載のインクジェットヘッドでは、ヘッドチップ内部に比較的大きな容積の連通流路(高インピーダンスチャンネル)や圧力室等が必要であり、多数のノズルを有する構成とする場合、大型化するという問題がある。ここで、特に記録媒体を回転するドラムにインクジェットヘッドを固定して連続印字するインクジェット記録装置(図1参照)では、インクジェットが大型であると、記録媒体とインクジェットヘッドの各ノズルとの距離を一定に保ちにくくなり、高精細な印字をすることが難しくなる。そのため、インクジェットヘッドを小型にすることが求められている。また、製造に使用する材料の増加による製造コストの増加や、装置の省スペース化の観点からも、インクジェットヘッドを小型にすることが望ましい。
However, the inkjet head described in
また、特許文献2に記載のインクジェットヘッドは、圧力室(チャネル)が圧電材料の隔壁によって形成されており、当該隔壁を等間隔で配置すれば小型化可能な構成である。しかしながら、ノズルが設けられた基板の狭い領域にのみ個別連通流路及び共通流路が形成されているため、これらの流路の流路抵抗を下げることが難しく、気泡等を排出するために十分なインクの循環流を発生させることが難しい。
Further, in the inkjet head described in
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、小型化可能であり、かつ気泡等を効果的に排出可能な流路を有するインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and a problem to be solved is an inkjet head, an inkjet recording device, and an inkjet device having a flow path that can be miniaturized and can effectively discharge bubbles and the like. A method of manufacturing a head is provided.
上記課題の解決のために、請求項1に記載の発明は、
インクを射出する複数のノズルが形成されたノズル層と、
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されており、
前記共通流路は、直線状の流路であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in
A nozzle layer having a plurality of nozzles for ejecting ink,
A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
The common flow path has a narrowed portion in which the cross-sectional area of the flow path becomes narrower in the direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow path ,
The common channel is characterized by straight passages der Rukoto.
請求項2に記載の発明は、
インクを射出する複数のノズルが形成されたノズル層と、
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されており、
前記共通流路は、前記絞り部によって流路の少なくとも一方の端部が封止されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、
インクを射出する複数のノズルが形成されたノズル層と、
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されており、
前記共通流路の少なくとも一方の端部には、当該共通流路を封止するための封止部材が設けられてい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、
前記共通流路は、少なくとも前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分に設けられていることを特徴とする。
The invention according to
A nozzle layer having a plurality of nozzles for ejecting ink,
A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
The common flow path has a narrowed portion in which the cross-sectional area of the flow path becomes narrower in the direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow path,
The common channel is characterized in that at least one end of the channel is sealed by the throttle portion.
The invention according to
A nozzle layer having a plurality of nozzles for ejecting ink,
A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
The common flow path has a narrowed portion in which the cross-sectional area of the flow path becomes narrower in the direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow path,
At least one end of the common channel is provided with a sealing member for sealing the common channel.
According to a fourth aspect of the present invention, in the inkjet head according to any one of the first to third aspects,
The common flow path is provided at least in a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記共通流路のインクの射出方向の幅は、前記ノズル層の厚さよりも大きいことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the invention, in the inkjet head according to the fourth aspect ,
The width of the common channel in the ink ejection direction is larger than the thickness of the nozzle layer.
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、
前記絞り部は、前記共通流路の前記インクが排出される方向における最も排出方向側に設けられた前記個別連通流路よりもインクの排出方向側に設けられていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the invention, in the inkjet head according to any one of the first to fifth aspects,
The throttle unit is characterized in that prior Symbol ink in the common flow path is provided in the discharge direction of the ink than the individual communication passage provided in the most discharge direction side in the direction to be discharged.
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6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、
前記絞り部は、前記インクが排出される方向に向かって徐々に断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
The invention described in
It is characterized in that the narrowed portion is formed so that the cross-sectional area becomes gradually smaller in the direction in which the ink is discharged.
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7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、
前記排出流路は、前記共通流路から前記ノズル層とは反対側に向かってインクを排出可能な流路であり、
前記排出流路の断面積は、前記共通流路における最大断面積よりも大きいことを特徴とする。
The invention described in claim 8 is the inkjet head according to any one of
The discharge channel is a channel capable of discharging ink from the common channel toward the side opposite to the nozzle layer,
The cross-sectional area of the discharge channel is larger than the maximum cross-sectional area of the common channel.
請求項9に記載の発明は、請求項1から請求項8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、
前記複数の圧力室に供給するインクを内部に貯留するマニホールドを備え、
前記マニホールドが、前記圧力室の前記ノズル層側とは反対側の上部に設けられていることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the invention, in the inkjet head according to any one of the first to eighth aspects,
A manifold for storing ink to be supplied to the plurality of pressure chambers,
The manifold is provided in an upper portion of the pressure chamber opposite to the nozzle layer side .
請求項10に記載の発明は、
請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
前記圧力室から前記個別連通流路への循環流を発生させるためのインクの循環手段と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置である。
The invention described in
An inkjet head according to any one of
Ink circulation means for generating a circulation flow from the pressure chamber to the individual communication flow path,
An ink jet recording apparatus comprising:
請求項11に記載の発明は、
請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧力室層にダイシングブレードを走査することによって前記共通流路を形成することを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、
インクを射出する複数のノズルが形成されたノズル層と、
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されているインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧力室層にダイシングブレードを走査することによって前記共通流路を形成することを特徴とする。
The invention according to
A method for manufacturing an inkjet head according to any one of
The common channel is formed by scanning the pressure chamber layer with a dicing blade.
The invention according to
A nozzle layer having a plurality of nozzles for ejecting ink,
A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
The method for manufacturing an inkjet head, wherein the common flow channel has a narrowed portion in which a cross-sectional area of the flow channel becomes narrower in a direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow channel. ,
The common channel is formed by scanning the pressure chamber layer with a dicing blade.
請求項13に記載の発明は、
請求項11又は12に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記共通流路を形成する際に、前記ダイシングブレードを走査しながら厚さ方向に対して浅くなるように移動させることで、前記共通流路に前記絞り部を形成することを特徴とする。
The invention according to claim 13 is
It is a manufacturing method of the inkjet head according to claim 11 or 12,
When forming the common channel, the dicing blade is moved so as to be shallower in the thickness direction while scanning, thereby forming the narrowed portion in the common channel.
本発明によれば、小型化可能であり、かつ気泡等を効果的に排出可能な流路を有するインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inkjet head, an inkjet recording apparatus, and a method for manufacturing an inkjet head that have a flow path that can be miniaturized and that can effectively discharge bubbles and the like.
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。なお、本明細書では、インクジェットヘッド100のノズル11aの配列方向を左右方向(図2、図6及び図7等参照)とし、インクの射出方向を上下方向とし、左右方向及び上下方向の双方に直交する方向を前後方向として説明する。また、図面の流路中の矢印は、インクの流れる方向を指す。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated example. In this specification, the arrangement direction of the
[インクジェット記録装置]
インクジェット記録装置200は、図1に示すように、給紙部210と、画像記録部220と、排紙部230と、インクの循環機構8(図20参照)等を備える。インクジェット記録装置200は、給紙部210に格納された記録媒体Mを画像記録部220に搬送し、画像記録部220で記録媒体Mに画像を形成し、画像が形成された記録媒体Mを排紙部230に搬送する。
記録媒体Mとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。
[Inkjet recording device]
As shown in FIG. 1, the
As the recording medium M, in addition to paper such as plain paper and coated paper, various media such as cloth or sheet-shaped resin capable of fixing the ink landed on the surface can be used.
給紙部210は、記録媒体Mを格納する給紙トレー211と、給紙トレー211から画像記録部220に記録媒体Mを搬送して供給する媒体供給部212とを有する。媒体供給部212は、内側が2本のローラーにより支持された輪状のベルトを備え、このベルト上に記録媒体Mを載置した状態でローラーを回転させることで記録媒体Mを給紙トレー211から画像記録部220へ搬送する。
The
画像記録部220は、搬送ドラム221と、受け渡しユニット222と、加熱部223と、ヘッドユニット224と、定着部225と、デリバリー部226等を有する。
The
搬送ドラム221は、円柱面をなしており、その外周面が記録媒体Mを載置させる搬送面となっている。搬送ドラム221は、その搬送面上に記録媒体Mを保持した状態で図1中の矢印の向きに回転することによって、記録媒体Mを搬送面に沿って搬送する。また、搬送ドラム221は、爪部及び吸気部(図示省略)を備え、爪部により記録媒体Mの端部を押さえ、かつ吸気部により記録媒体Mを搬送面に吸い寄せることで、搬送面上に記録媒体Mを保持している。
The
受け渡しユニット222は、給紙部210の媒体供給部212と搬送ドラム221との間の位置に設けられ、媒体供給部212から搬送された記録媒体Mの一端をスイングアーム部222aで保持して取り上げ、受け渡しドラム222bを介して搬送ドラム221に引き渡す。
The
加熱部223は、受け渡しドラム222bの配置位置とヘッドユニット224の配置位置との間に設けられ、搬送ドラム221により搬送される記録媒体Mが所定の温度範囲内の温度となるように当該記録媒体Mを加熱する。加熱部223は、例えば、赤外線ヒーター等を有し、制御部(図示省略)から供給される制御信号に基づいて赤外線ヒーターに通電してヒーターを発熱させる。
The
ヘッドユニット224は、画像データに基づいて、記録媒体Mが保持された搬送ドラム221の回転に応じた適切なタイミングで記録媒体Mに対してインクを射出して画像を形成する。ヘッドユニット224は、インク射出面が搬送ドラム221に対向して所定の距離を置いて配置される。本実施形態のインクジェット記録装置200では、例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクにそれぞれ対応する4つのヘッドユニット224が、記録媒体Mの搬送方向上流側からY,M,C,Kの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。
The
ヘッドユニット224は、図2に底面図を示すように、前後方向に隣接する一対のインクジェットヘッド100の組が、前後方向について異なる位置に千鳥状に配置されている。このようなインクジェットヘッド100の配置により、記録媒体Mに画像が形成される領域の幅よりも、インクジェットヘッド100のノズル11aの左右方向への配置された幅の方が、同等以上の幅の広さとなっている。また、ヘッドユニット224は、画像の記録時には搬送ドラム221の回転軸に対する位置が固定されて用いられる。即ち、インクジェット記録装置200は、ラインヘッドを用いた1パス描画方式の画像記録を行うインクジェット記録装置である。
As shown in the bottom view of FIG. 2, in the
インクジェットヘッド100のノズル11aから射出されるインクとしては、例えば、温度によってゲル状又はゾル状に相変化し、紫外線等のエネルギー線を照射することにより硬化する性質を有するものが用いられる。
また、本実施形態では、例えば、常温でゲル状であり加熱されることによりゾル状となるインクが用いられる。ヘッドユニット224は、ヘッドユニット224内に貯留されるインクを加熱する図示略のインク加熱部を備え、当該インク加熱部は、ゾル状となる温度にインクを加熱できるようになっている。インクジェットヘッド100は、加熱されてゾル状となったインクを射出する。このゾル状のインクが記録媒体Mに射出されると、インク滴が記録媒体Mに着弾した後、自然冷却されることで速やかにインクがゲル状となって記録媒体M上で凝固する。
As the ink ejected from the
In addition, in the present embodiment, for example, an ink that is gel at room temperature and becomes sol when heated is used. The
定着部225は、搬送ドラム221のX方向の幅に亘って配置された発光部を有し、搬送ドラム221に載置された記録媒体Mに対して当該発光部から紫外線等のエネルギー線を照射して記録媒体M上に射出されたインクを硬化させて定着させる。定着部225の発光部は、搬送方向についてヘッドユニット224の配置位置の下流側かつデリバリー部226の受け渡しドラム226aの配置位置の上流側に搬送面と対向して配置される。
The fixing
デリバリー部226は、内側が2本のローラーにより支持された輪状のベルトを有するベルトループ226bと、記録媒体Mを搬送ドラム221からベルトループ226bに受け渡す円筒状の受け渡しドラム226aとを有し、受け渡しドラム226aにより搬送ドラム221からベルトループ226b上に受け渡された記録媒体Mをベルトループ226bにより搬送して排紙部230に送出する。
The
排紙部230は、デリバリー部226により画像記録部220から送り出された記録媒体Pが載置される板状の排紙トレー231を有する。
The
[インクジェットヘッド]
図3(a)は、本発明を適用した実施形態のインクジェットヘッド100を示す斜視図であり、図3(b)はインクジェットヘッド100の断面図である。また、図4は、インクジェットヘッド100を示す分解斜視図である。なお、図3(a)では、マニホールド5の図示を省略しており、図3(b)及び図4では、カバー部材9の図示を省略している。
なお、本実施形態では、ヘッドチップ1のノズル列が2列である例について説明するが、ノズル11aの列数や配置は適宜変更可能であり、例えば、1列でもよく、3列以上であってもよい。
[Inkjet head]
FIG. 3A is a perspective view showing an
Although the present embodiment describes an example in which the nozzle row of the
本実施形態のインクジェットヘッド100は、図3及び図4等に示すように、ヘッドチップ1と、ヘッドチップ1が配設された配線基板2と、配線基板2とフレキシブル基板3を介して接続された駆動回路基板4と、ヘッドチップ1内の圧力室13Aに供給するインクを貯留するマニホールド5と、内側にマニホールド5が収納された筐体6と、筐体6の底面開口を塞ぐように取り付けられたキャップ受板7と、筐体6に取り付けられたカバー部材9等を備えている。また、本実施形態のインクジェットヘッド100の射出方式は特に限られないが、シェアモード方式のインクジェットヘッド100について一例を挙げて説明をする。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ヘッドチップ1は、左右方向に長尺な略四角柱状の部材であり、ノズル層11と圧力室層12とによって構成されている(図6、図7等参照)。なお、図7〜図14では、ヘッドチップ1の一部の領域のみを拡大して模式的示しており、ヘッドチップ1の左側の端部側の領域は図示を省略している。
The
圧力室層12には、圧力室13A、排出流路13B及び共通流路19等が設けられている。
圧力室13Aは、圧電材料によって形成された隔壁により隔てられて形成されており、ノズル11aから射出するためのインクを貯留している。各圧力室13Aの内面には、隣接する圧力室13A間の隔壁を駆動するための駆動電極14が設けられており、駆動電極14に電圧が印加されると、隣接する圧力室13A間の隔壁部分がシェアモード型の変位を繰り返すことにより、圧力室13A内のインクに圧力が加えられる。なお、本実施形態においては、駆動電極14は金属被膜となっている。
The
The
また、各圧力室13Aは、略矩形状の断面を有し上下方向に沿って形成されており、圧力室層12の上面に入口を有し、下面に出口を有している。また、各圧力室13Aは、入口から出口に亘る長さ方向(上下方向)で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプであり、複数の圧力室13A,…が互いに平行となるように配設されている。そして、これらの複数の圧力室13Aが左右方向に配列されるとともに、前後方向に2つの列をなすように形成されている。なお、図6以外では、駆動電極14の図示を省略している。
Each
排出流路13Bは、圧力室13Aと同様に隔壁により隔てられて形成されており、上側(ノズル層11側とは反対側)に向かって、インクをインクジェットヘッド100の外部に排出するための流路となっている。また、排出流路13Bは、上下方向に沿って形成されており、圧力室層12の上面に出口を有し、下面に入口を有している。また、排出流路13Bは、入口から出口に亘る長さ方向(上下方向)で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプであり、圧力室13A,…と互いに平行になるように並んで配設され、ヘッドチップ1の右端部付近に2つ形成されている。
また、排出流路13Bは、図6、図10及び図11等に示すように、ヘッドチップ1全体としての流路抵抗を下げてインクの排出効率を高める観点から、圧力室13Aよりも大きな容積を有するように設けることが好ましい。また、同様の観点から、排出流路13Bの断面積を、共通流路19の最大断面積よりも大きくすることが好ましい。
Like the
In addition, as shown in FIGS. 6, 10 and 11, the
共通流路19は、圧力室13Aに連通する個別連通流路18が連結し、それらの個別連通流路18から流れてくるインクが合流する流路である。共通流路19は、少なくとも圧力室層12のノズル層11に面する部分に設けられていることが好ましい。図8、図11及び図14等に示した例では、圧力室層12のノズル層11に面する部分及びノズル層11の圧力室層12に面する部分に跨って形成されている例を示しているが、必ずしもノズル層11に跨って形成されている必要はなく、圧力室層12のノズル層11に面する部分のみに形成してもよい。
また、共通流路19は、左右方向に平行となるようにノズル列毎に設けられており、共通流路の右端部付近で排出流路13Bに連通している(図6、図7及び図11参照)。本実施形態では共通流路19を圧力室層12に設けているため、共通流路19のインクの射出方向の幅(上下方向)の幅を、ノズル層11の厚さよりも大きくすることによって、ノズル層11のみに共通流路19を設けるときよりも、流路の容積を大きくできる。また、容積の大きな共通流路19を設けることで、ヘッドチップ1内のインクの循環量を増やすことができるため、気泡等を効果的に排出することができる。また、ヘッドチップ1の放熱を効果的に行うことができる。
また、共通流路19は、直線状の流路となるように形成されている。これにより、インク中の沈殿物や気泡等をインクとともに効果的に排出することができる。
The
The
Further, the
また、図12に、ヘッドチップ1内に形成された共通流路19を部分的に抜き出した斜視図を示すように、共通流路19には、インクが排出される方向D1に向かって流路の断面積19bが狭くなる絞り部19aが設けられており、当該絞り部19aが排出流路13Bに接続されている。
また、絞り部19aにおける流路が狭くなる方向としては、製造効率の観点からは、厚さ方向(上下方向)に狭くなるように形成することが好ましいが(図11参照)、これに限られず、共通流路19の幅方向(前後方向)に狭くなるように形成してもよく(図15参照)、その両方が狭くなるように形成してもよい。共通流路内19に絞り部19aが形成されていると、共通流路19内での流速が速くなるため、共通流路19におけるインク中の沈殿物や気泡の滞留を減少させることができる。
Further, as shown in FIG. 12 which is a perspective view in which the
Further, from the viewpoint of manufacturing efficiency, it is preferable that the narrowed direction of the flow path in the narrowed
また、図15に示すように、絞り部19aは、共通流路19のうち、インクが排出される方向の端部に設けられた個別連通流路18aよりも外側(インクの排出方向側)に設けられていることが好ましい。これにより、個別連通流路18が設けられた付近ではインクの流速は変化しにくくなるので、共通流路19においてインクの流速を速めることによるインクの射出への影響を少なくすることができる。なお、図15は、ヘッドチップ1内の圧力室13A、個別連通流路18、共通流路19及び排出流路13Bを平面視した際の位置関係を示した概念図であり、共通流路19におけるインクの排出方向を矢印で示している。また、説明の便宜上、個別連通流路18のうち、インクが排出される方向の端部に設けられた個別連通流路を18aと示している。
Further, as shown in FIG. 15, the
また、絞り部19aは、図12等に示すように、インクが排出される方向に向かって徐々に断面積が小さくなるように形成されていることが好ましい。これにより、共通流路19の壁面に気泡がひっかかりにくくなるため、インク中の沈殿物や気泡をインクとともに効率的に排出することができる。
Further, as shown in FIG. 12 and the like, it is preferable that the narrowed
また、共通流路19は、圧力室層12にダイシングブレードを走査することによって形成することができる。また、共通流路19を形成する際に、厚さ方向(Z方向)に対して浅くなるようにダイシングブレードを走査することで絞り部19aを形成することができる。ダイシングブレードにより加工することで、容易に高精度で共通流路19を形成することができる。
Further, the
ノズル層11は、矩形板状の部材であり、圧力室層12の下面に、圧力室13A及び排出流路13Bの下側の端部を塞ぐように配設されている。また、ノズル層11には、ノズル11aと、個別連通流路18等が設けられている。
The
ノズル11aは、ノズル層11における各圧力室13Aの対向位置に厚さ方向(上下方向)に貫通して設けられており、連通する圧力室13Aに貯留されたインクを射出するようになっている。なお、本実施形態においては、ノズル11aは左右方向に配列されるとともに、前後方向に2つの列をなしている。
The
個別連通流路18は、ノズル層11の圧力室層12に面する部分に、ノズル11a側から共通流路19に向かって前後方向に延在するよう形成されており、圧力室13Aと、共通流路19とを連通している(図8、図14等参照)。
なお、図8に示した本実施形態では、個別連通流路18をノズル層11の圧力室層12に面する部分にのみ形成しているが、圧力室13Aと共通流路19とを連通していれば、ノズル層11の圧力室層12に面する部分及び圧力室層12のノズル層11に面する部分の少なくとも一方に形成されていればよい。例えば、圧力室層12のノズル層11に面する部分にのみ設けてもよく、ノズル層11と圧力室層12とに跨って形成しても良い。
The individual
In the present embodiment shown in FIG. 8, the individual
また、本実施形態では、個別連通流路18は、ノズル列毎に設けられた1つの共通流路19に対して、ノズル11aから近い方の共通流路19に向かってのみ設けられているが(図8及び図14)、これに限られない。例えば、図9に変形例を示すように、前後方向に平行な共通流路19を、圧力室13Aの前後方向の両側に1列ずつ設け、その両方の共通流路19,19のそれぞれに向かって、個別連通流路18,18を設けることとしても良い。このような構成とすれば、インクの循環量をさらに増やすことができるため、気泡等をより効果的に排出することができる。
また、ノズル層11に個別連通流路18を設けた場合には、共通流路19をノズル層11に跨って形成することが好ましい。これにより、個別連通流路18から流れてきたインクを、圧力室層12の共通流路19に流しやすくできる。
In addition, in the present embodiment, the individual
Further, when the individual
ヘッドチップ1を、共通流路19を通過するように上下方向で切断した断面(図7のXI−XIに沿う断面)を図11に示す。共通流路19の長手方向(左右方向)の右端部部分は、絞り部19aによって流路の端部が封止されている。具体的には、共通流路19にインクの排出方向に向かって、上下方向(インク射出方向)の幅が狭くなり、共通流路19の上面と下面をつながって封止されている(図12)。このような構成とすれば、ノズル層11と圧力室層12の接合のみで共通流路19の端部を封止することができる。
なお、共通流路19を封止する構成としては、共通流路19からインクが漏れないように封止されていれば適宜の構成に変更可能である。
例えば、共通流路19の長手方向(左右方向)の右端部部分に、封止部材12cを設け、封止部材12cによって端部を封止してもよい(図13)。このような構成とすることにより、圧力室層12に共通流路19を形成する際に、左右方向(共通流路19の長手方向)の側面部まで貫くように共通流路19を形成できるので、製造効率を向上できる。
なお、図11及び図13では、左端部側の領域は図示省略しているが、それぞれ右端部側と同様の方法で、共通流路19の側面部が封止されていることが好ましい。
FIG. 11 shows a cross section (cross section taken along line XI-XI in FIG. 7) obtained by cutting the
The configuration for sealing the
For example, the sealing
Although the region on the left end side is not shown in FIGS. 11 and 13, it is preferable that the side face portion of the
ノズル層11の上面における個別連通流路18の上流側端部付近を拡大した平面図(図13の点線部分(XVI))を図16に示す。図8及び図16に示すように、ノズル層11
のノズル11a上部に矩形状の凹部11bを設け、凹部11bの内にノズル11aが穿設されている。また、図16に示すように、個別連通流路18の上流側端部は、凹部11b側(上流側)ほど幅が広くなるようテーパー状に形成することが好ましい。このような形状とすることにより、気泡が引っかかり難くなるため、ノズル11a付近に存在する気泡を排出しやすくできる。
また、図17には、ヘッドチップ1を図9に示した変形例に示す構成とした場合について、個別連通流路18の上流側端部付近を拡大した平面図を示す。この変形例では、ノズル層11の凹部11bから、前側及び後側に1列ずつ設けられた共通流路19,19のそれぞれに向かって、個別連通流路18,18が設けられている。
FIG. 16 shows an enlarged plan view (dotted line part (XVI) of FIG. 13) in the vicinity of the upstream end of the individual
A
Further, FIG. 17 shows a plan view in which the vicinity of the upstream end portion of the
以上のようなノズル層11は、例えば、ポリイミド材料のプレートに対してレーザー加工する方法や、シリコン材料のプレートに対してエッチング加工する方法によって、ノズル11a、凹部11b及び個別連通流路18を一遍に形成することで製造することができる。なお、ノズル層11の材料は、エッチング加工が可能である限りにおいて、樹脂や金属としても良い。
In the
ヘッドチップ1の上面には、図5(a)及び図5(b)に示すように、配線基板2が配設され、配線基板2の左右方向に沿った両縁部に、駆動回路基板4,4と接続された2つのフレキシブル基板3,3が配設されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
配線基板2は、左右方向に長尺な略矩形板状に形成されており、その略中央部に開口部22を有している。配線基板2の左右方向及び前後方向の各幅は、ヘッドチップ1よりもそれぞれ大きく形成されている。
The
開口部22は、左右方向に長尺な略矩形状に形成されており、配線基板2にヘッドチップ1が取り付けられた状態においては、ヘッドチップ1における各圧力室13Aの入口と、排出流路13Bの出口とを上側に露出させるようになっている。
The
また、開口部22の前後方向側の縁部には、ヘッドチップ1の駆動電極14からヘッドチップ1の上面に引き出された電極(図示省略)に接続される電極部21が所定数配設されている(図6)。
In addition, a predetermined number of
また、図4及び図5等に示すように、配線基板2の前後方向側の縁部の各々には、フレキシブル基板3が配設されている。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, a
フレキシブル基板3は、図6に示すように、駆動回路基板4と配線基板2の電極部21とを電気的に接続させる複数の配線31,…を有している。これにより、駆動回路基板4からの信号が、配線31及び電極部21を介して、ヘッドチップ1の各圧力室13A内の駆動電極14に印加される。
As shown in FIG. 6, the
また、図4に示すように、配線基板2の外縁部には、マニホールド5の下端部が接着により取り付け固定されている。即ち、マニホールド5は、ヘッドチップ1の圧力室13Aの入口側(上側)に配置され、配線基板2を介してヘッドチップ1と連結されている。
Further, as shown in FIG. 4, the lower end of the
マニホールド5は、樹脂により成形されてなる部材であり、ヘッドチップ1の圧力室13Aの上部に設けられ、内部に圧力室13Aに導入されるインクを貯留するものである。具体的には、図3(b)、図18(a)及び図18(b)等に示すように、マニホールド5は、左右方向に長尺に形成されており、インク貯留部51を構成する中空状の本体部52と、インク流路を構成する第1〜第4インクポート53〜56とを備えている。
The
本体部52は、下側開口の凹型に形成され、その下端開口の縁部に、配線基板2が接着により取り付け固定される配線基板取付部521が設けられている。そして、下端開口を塞ぐようにヘッドチップ1を具備する配線基板2が配線基板取付部521に取り付けられることにより、インク貯留部51が構成される。
The
インク貯留部51の右側上端部には、第1インクポート53が連通されている。また、インク貯留部51の左側上端部に第2インクポート54が連通され、この第2インクポート54が連通された部分よりもさらに左側、且つ、下側に第3インクポート55が連通されている。更に、インク貯留部51の右側下端部には、ヘッドチップ1の排出流路13Bに連通する排出用液室57が区画されており、この排出用液室57には、第4インクポート56が連通されている。
The
また、図3(b)に示すように、本体部52の内側であって、インク貯留部51の上下方向中央やや下寄りの位置には、インク中のゴミを除去するためのフィルタFが配設されている。
また、インク貯留部51には、図3(b)及び図8(b)等に示すように、本体部52の下端部から上側に向かって上下方向に沿って略同じ高さに形成された内側面部511が設けられている。ここで、インク貯留部51は、この内側面部511の上端から内側に向かって前後方向及び左右方向に対して略平行に所定の長さ延出され、略矩形状のフィルタFの外縁部が当接するフィルタ縁取付部512が設けられている。
また、フィルタ縁取付部512の左端部であって、第2インクポート54と第3インクポート55の間の部分には、内側面部511の前面と後面を亘るように形成され、フィルタFの左端よりもわずかに内側の部分が当接する端部側フィルタ取付部513が設けられている。この端部側フィルタ取付部513は、フィルタ縁取付部512と略等しい高さに形成されている。
そして、端部側フィルタ取付部513及びフィルタ縁取付部512にフィルタFが接着により取り付け固定されている。
Further, as shown in FIG. 3B, a filter F for removing dust in the ink is arranged inside the
Further, as shown in FIGS. 3B and 8B, etc., the
In addition, at the left end of the filter
Then, the filter F is attached and fixed to the end side
このように、インク貯留部51にフィルタFが配設されることによって、当該インク貯留部51は、第1インクポート53及び第2インクポート54に連通された第1液室51aと、ヘッドチップ1における各圧力室13Aに連通された第2液室51bとに区画されている。このうち、第2液室51bは、フィルタFを介して第3インクポート55と連通している。
As described above, by disposing the filter F in the
第1インクポート53は、例えば、インク貯留部51にインクを導入するためのものである。この第1インクポート53は、上下方向に沿って延在する円筒状に形成され、外径が上下方向に亘って略等しくされている。また、第1インクポート53は、マニホールド5が筐体6に取り付けられる際に、筐体6の第1挿通孔66(後述)に挿通されるようになっており、当該第1インクポート53の外径は、第1挿通孔66の内径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに小径とされている。
The
また、第1インクポート53の先端部には、第1ジョイント81aが外挿されるようになっている。即ち、マニホールド5を筐体6に取り付ける際に、第1挿通孔66に挿通され、筐体6の上面から突出された第1インクポート53の先端部に第1ジョイント81aが上下方向にスライド自在に外挿されている。この第1ジョイント81aは、図示しないインク供給管が上端部に接続されるタケノコ継手(継手部材)である。具体的には、第1ジョイント81aは、上下方向に沿って延在する筒状に形成され、上端部にインク管接続部811が形成され、インク管接続部811の下側に第1インクポート53の先端部が挿入される先端挿入部812が設けられている。
Further, the first joint 81a is adapted to be externally attached to the tip of the
第2インクポート54は、例えば、第1液室51a内の気泡を除去するためのものである。この第2インクポート54は、第1インクポート53と略等しい形状に形成されている。
即ち、第2インクポート54は、上下方向に沿って延在する円筒状に形成され、外径が上下方向に亘って略等しくされている。また、第2インクポート54は、マニホールド5が筐体6に取り付けられる際に、筐体6の第2挿通孔64(後述)に挿通されるようになっており、当該第2インクポート54の外径は、第2挿通孔64の内径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに小径とされている。
The
That is, the
また、第2インクポート54の先端部には、第2ジョイント81bが外挿されるようになっている。即ち、マニホールド5を筐体6に取り付ける際に、第2挿通孔64に挿通され、筐体6の上面から突出された第2インクポート54の先端部に第2ジョイント81bが上下方向にスライド自在に外挿されている。第2ジョイント81bは、第2インクポート54の先端部が上下方向にスライド自在に挿入される先端挿入部812が下部に形成されている。なお、第2ジョイント81bの構成は、第2インクポート54に外挿される第1ジョイント81aと略等しくなっており、その詳細な説明は省略する。
Further, the second joint 81b is adapted to be externally inserted at the tip of the
第3インクポート55は、例えば、第2液室51b内の気泡を除去するためのものである。この第3インクポート55は、上下方向に沿って延在する円筒状に形成され、外径が上下方向に亘って略等しくされている。また、第3インクポート55は、マニホールド5が筐体6に取り付けられる際に、筐体6の第3挿通孔65(後述)に挿通されるようになっており、当該第3インクポート55の外径は、第3挿通孔65の内径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに小径とされている。
The
また、第3インクポート55の先端部には、第3ジョイント82が外挿されるようになっている(図3(a)等参照)。即ち、マニホールド5を筐体6に取り付ける際に、第3挿通孔65に挿通され、筐体6の上面から突出された第3インクポート55の先端部に第3ジョイント82が上下方向にスライド自在に外挿されている。なお、第3ジョイント82は、第1ジョイント81a及び第2ジョイント81bの寸法を第3インクポート55の先端部に外挿可能となるように小さくしたものであり、その主要な構成は第1ジョイント81a及び第2ジョイント81bと略等しくなっているため、その詳細な説明は省略する。
Further, the third joint 82 is adapted to be externally fitted to the tip of the third ink port 55 (see FIG. 3A, etc.). That is, when the
第4インクポート56は、個別連通流路18、共通流路19及び排出流路13Bを介してヘッドチップ1における圧力室13A内の気泡をインクジェットヘッド100の外部に排出するためのものである。この第4インクポート56は、上下方向に沿って延在する円筒状に形成され、外径が上下方向に亘って略等しくされている。また、第4インクポート56は、マニホールド5が筐体6に取り付けられる際に、筐体6の排出用挿通孔67(後述)に挿通されるようになっており、当該第4インクポート56の外径は、排出用挿通孔67の内径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに小径とされている。
The
次に、筐体6について、図19(a)及び図19(b)等を参照して説明する。
Next, the
筐体6は、アルミニウムを材料としてダイキャスト法により成形されてなる部材であり、左右方向に長尺に形成されている。また、筐体6は、その内側にヘッドチップ1、配線基板2及びフレキシブル基板3が取り付けられたマニホールド5を収納可能に形成されてなり、当該筐体6の底面が開放されている。
具体的には、筐体6の下端部には、左右方向に長尺な略矩形状の下側開口部61が形成されてなり、当該下側開口部61を介して、ヘッドチップ1、配線基板2及びフレキシブル基板3が取り付けられたマニホールド5を下側から挿通させるようにして、当該筐体6の内側に配設可能となっている。
The
Specifically, a substantially rectangular
下側開口部61の縁部には、キャップ受板7(図4等参照)が取り付け固定されるキャップ受板取付部62が設けられている。
キャップ受板7は、図4に示すように、キャップ受板取付部62の形状に対応させて、外形が左右方向に長尺な略矩形板状に形成され、その略中央部にノズル層11を露出させる左右方向に長尺なノズル用開口部71が形成されている。
そして、筐体6の内側にヘッドチップ1、配線基板2及びフレキシブル基板3が取り付けられたマニホールド5を配設した後、ノズル層11がノズル用開口部71を介して露出するようにしてキャップ受板7をキャップ受板取付部62に取り付けることにより、筐体6の下側開口部61が塞がされた状態となる。
A cap receiving
As shown in FIG. 4, the
Then, after disposing the
また、図4、図9(a)及び図9(b)等に示すように、筐体6の左右方向の略中央部には、マニホールド5に接続された2つの駆動回路基板4,4及びフレキシブル基板3,3を挿通させる基板挿通用開口63が2つ形成されている。
これら基板挿通用開口63,63は、筐体6にカバー部材9(図3(a)参照)が取り付けられることで閉塞されるようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, FIG. 9A, FIG. 9B, and the like, two
The
筐体6の2つの基板挿通用開口63,63の左側には、マニホールド5の第2インクポート54の先端部が挿通される第2挿通孔64が形成され、第2挿通孔64よりもわずかに左側であって当該第2挿通孔64よりも低い位置に、マニホールド5の第3インクポート55の先端部が挿通される第3挿通孔65が形成されている(図3(b)参照)。
A
第2挿通孔64は、筐体6の左第1上面6aから所定の深さ凹んだ左上側凹部641に配設され、当該左上側凹部641の底面を上下方向に貫通するように形成されている。また、第2挿通孔64は、第2インクポート54の外径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに大径とされている。さらに、第2挿通孔64の外縁部は、左右方向及び前後方向に対して略平行に形成されている。
The
第3挿通孔65は、左第1上面6aよりも低い左第2上面6bから所定の深さ凹んだ左下側凹部651に配設され、当該左下側凹部651の底面を上下方向に貫通するように形成されている。また、第3挿通孔65は、第3インクポート55の外径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに大径とされている。さらに、第3挿通孔65の外縁部は、左右方向及び前後方向に対して略平行に形成されている。
The
一方、筐体6の2つの基板挿通用開口63,63の右側には、第2挿通孔64と略等しい高さに、マニホールド5の第1インクポート53の先端部が挿通される第1挿通孔66が形成され、第1挿通孔66よりもわずかに右側であって当該第1挿通孔66よりも低い位置に、マニホールド5の第4インクポート56の先端部が挿通される排出用挿通孔67が形成されている(図3(b)参照)。
On the other hand, on the right side of the two
第1挿通孔66は、筐体6の右第1上面6cから所定の深さ凹んだ右上側凹部661に配設され、当該右上側凹部661の底面を上下方向に貫通するように形成されている。また、第1挿通孔66は、第1インクポート53の外径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに大径とされている。さらに、第1挿通孔66の外縁部は、左右方向及び前後方向に対して略平行に形成されている。
The
排出用挿通孔67は、右第1上面6cよりも低い右第2上面6dから所定の深さ凹んだ右下側凹部671に配設され、当該右下側凹部671の底面を上下方向に貫通するように形成されている。また、排出用挿通孔67は、第4インクポート56の外径と略等しいか、或いは、これよりもわずかに大径とされている。さらに、排出用挿通孔67の外縁部は、左右方向及び前後方向に対して略平行に形成されている。
The
また、筐体6の第3挿通孔65よりも左側の端部及び排出用挿通孔67よりも右側の端部には、当該筐体6をプリンタ本体側に取り付けるための取付用孔68がそれぞれ形成されている。
Further, mounting
[インクの循環機構]
本実施形態におけるインクジェット記録装置200は、インクの循環手段としてのインクの循環機構8を有している。インクの循環機構8は、圧力室13Aから個別連通流路18への循環流を発生させ、圧力室13A内のインクを排出流路13Bからヘッドチップの外部に排出することができれば構成は適宜選択可能であるが、以下その一例について説明する。
インクの循環機構8は、メインタンク201、サブタンク202及び循環流路203等によって構成されている(図20)。なお、図20は、インクジェット記録装置200におけるインクの循環を説明するための概念図であり、インクの流れる方向を矢印で指している。
[Ink circulation mechanism]
The ink
The ink circulation mechanism 8 is composed of a
メインタンク201には、サブタンク202に供給するためのインクが充填されており、インク流路によってサブタンク202に接続されている。そして、例えば、圧力発生手段としてのポンプ(図示省略)等によって加えられた圧力によって、メインタンク201からサブタンク202にインクを供給することができるようになっている。
The
サブタンク202には、インクジェットヘッド100に供給するためのインクが充填されており、インク流路によって、インクジェットヘッド100の第1インクポート53に接続されている。そして、例えば、圧力発生手段としてのポンプ(図示省略)等によって加えられた圧力によって、サブタンク202からインクジェットヘッド100にインクを供給することができるようになっている。また、サブタンク202は、気液分離機能を有しており、内部に充填されているインクから気泡を分離できるようになっている。
The
ここで、サブタンク202からインクジェットヘッド100に供給されたインクは、第1インクポート53及びインク貯留部51を介して各圧力室13Aに流入する。つまり、本実施形態においては、第1インクポート53及びインク貯留部51は、複数の圧力室13Aに対し、当該圧力室13Aの上流側からインクを供給する流路として機能するようになっている。また、上述した通り、圧力室13A内のインクは、圧力室13Aの駆動電極14に電圧が印加されることによって、隣接する圧力室13A間の隔壁部分が変位し、ノズル11aから射出されるようになっている。
Here, the ink supplied from the
また、各圧力室13A内のインクは、上述のようにノズル11aから射出される他、気泡とともに個別連通流路18を介して共通流路19に流入した後、排出流路13B、排出用液室57及び第4インクポート56を介してインクジェットヘッド100の外部に排出されるようになっている。つまり、本実施形態においては、排出流路13B、排出用液室57及び第4インクポート56は、共通流路19からインクジェットヘッド100の外部にインクを排出する流路として機能するようになっている。
In addition, the ink in each
インクジェットヘッド100の第4インクポート56には、当該第4インクポート56から排出されるインクをサブタンク202に供給する循環流路203が接続されている。そして、第4インクポート56から排出されたインクは、循環流路203を介してサブタンク202に供給された後、気泡と分離されて再利用されるようになっている。
To the
[本発明の技術的効果]
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッド100は、ノズル11aが形成されたノズル層11と、当該ノズル層11に積層され複数の圧力室13Aが形成された圧力室層12とを備えるインクジェットヘッド100であって、ノズル層11の圧力室層12に面する部分及び圧力室層12のノズル層11に面する部分の少なくとも一方に形成され、複数の圧力室13Aの各々に連通し、圧力室13Aのインクを排出可能な複数の個別連通流路18と、複数の個別連通流路18が連結し、複数の個別連通流路18から排出されたインクが合流する共通流路19と、共通流路19と連通して共通流路19から圧力室層12の外部にインクを排出可能な排出流路13Bと、を有し、共通流路19は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部19aを有し、当該絞り部19aが排出流路13Bに接続されている。絞り部19aが形成されていると、共通流路19内での流速を速めることができるため、共通流路19におけるインク中の沈殿物や気泡の滞留を減少させることができる。また、小型のインクジェットヘッド100にも、本発明の絞り部19aの構成を好適に適用でき、気泡等を効果的に排出することができる。
[Technical effects of the present invention]
As described above, the
また、共通流路19は、少なくとも圧力室層12のノズル層11に面する部分に設けられていることが好ましい。これにより、インクを排出するための共通流路19の容積を大きく確保でき、気泡等を効果的に排出することができる。また、共通流路19を設けるために別部材を増やす必要はなく、小型化可能な方法で共通流路19の容積を大きく確保できる。また、容積の大きな共通流路19を設けることで、ヘッドチップ1内のインクの循環量を増やすことができるため、ヘッドチップ1の放熱を効果的に行うことができる。
Further, it is preferable that the
また、共通流路19のインクの射出方向(上下方向)の幅は、ノズル層11の厚さよりも大きくすることで、ノズル層11のみに共通流路19を設けるときよりも、流路の容積を大きくすることができる。
In addition, the width of the
また、絞り部19aは、共通流路19のうち、インクが排出される方向の端部に設けられた個別連通流路18aよりも外側に設けられていることが好ましい。これにより、個別連通流路18が設けられた付近ではインクの流速は変化しにくくなるので、共通流路19においてインクの流速を速めることによるインクの射出への影響を少なくすることができる。
Further, it is preferable that the narrowed
また、絞り部19aは、インクが排出される方向に向かって徐々に断面積が小さくなるように形成されていることが好ましい。これにより、共通流路19の壁面に気泡がひっかかりにくくなるため、インク中の沈殿物や気泡をインクとともに効率的に排出することができる。
Further, it is preferable that the narrowed
また、排出流路13Bは、共通流路19からノズル層11とは反対側に向かってインクを排出可能な流路であり、排出流路13Bの断面積は、共通流路における最大断面積よりも大きいことが好ましい。これにより、ヘッドチップ1全体としての流路抵抗を下げ、インクの排出効率を高めることができる。
The
また、共通流路19は、直線状の流路であることが好ましい。これにより、インク中の沈殿物や気泡等をインクとともに効果的に排出することができる。
Further, the
また、共通流路19は、絞り部19aによって流路の端部の少なくとも一方の端部が封止されていることが好ましい。これにより、ノズル層11と圧力室層12の接合のみで共通流路19を封止することができる。
Further, it is preferable that at least one end of the
また、共通流路19のヘッドチップ1の長手方向(左右方向)の少なくとも一方の端部部分に、封止部材12cを設ける構成とすることで、共通流路19を形成する際に、共通流路19の長手方向の側面部まで貫くように製造できるので、製造効率が高い方法で製造できる。
In addition, by providing the sealing
また、マニホールド5を圧力室13Aの上部に設けることで、インクの供給と排出を圧力室13Aの上部でまとめて行う構成にできるため、インクジェットヘッド100をより小型化することができる。
In addition, since the
また、本実施形態のインクジェットヘッド100と、圧力室13Aから個別連通流路18への循環流を発生させるためのインクの循環手段と、を備えるインクジェット記録装置200とすることで、圧力室13Aやノズル11a付近に存在する気泡等をインクとともにインクジェットヘッド100の外部に排出可能なインクジェット記録装置200とすることができる。
Further, the ink
また、圧力室層にダイシングブレードを走査することによって共通流路19を形成することが好ましい。また、共通流路19を形成する際に、ダイシングブレードを走査しながら厚さ方向に対して浅くなるように移動させることで、共通流路19に絞り部19aを形成することが好ましい。ダイシングブレードを用いた方法により、容易に高精度で共通流路19及び絞り部19aを形成することができる。
Further, it is preferable to form the
[その他]
以上で説明した本発明の実施形態は、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。すなわち、本発明の範囲は、上記した説明ではなくて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。
[Other]
The embodiments of the present invention described above are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. That is, the scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
例えば、インクジェット記録装置200として、ラインヘッドを用いた1パス描画方式のインクジェット記録装置200を説明したが、スキャン方式のインクジェット記録装置200であってもよい。
For example, as the
また、ヘッドチップ1のノズル列が2列である実施形態で説明したが、ノズル11aの列数や配置は適宜変更可能であり、例えば、1列でもよく、3列以上であってもよい。
また、圧力室層12の右側に、排出流路13Bを2つ設ける構成としたが、排出流路を連結して1つのみとしても良い。また、右側だけでなく、左側にも排出流路13Bを設ける構成としてもよい。
Further, the embodiment in which the
Further, although two
また、図20を用いてインクの循環機構8について説明したが、圧力室13Aから個別連通流路18への循環流を発生させ、圧力室13A内のインクを排出流路13Bからヘッドチップの外部に排出することができれば、構成は適宜変更可能である。
Although the ink circulation mechanism 8 has been described with reference to FIG. 20, the circulation flow from the
また、ヘッドユニット224として、前後方向に隣接する一対のインクジェットヘッド100の組が、前後方向について異なる位置に千鳥状に配置されたヘッドユニット224を説明したが、インクジェットヘッド100の配置方法は適宜変更可能である。
Further, as the
また、絞り部19aは、図12等に示すように、インクが排出される方向に向かって徐々に断面積が小さくなる例を示したが、インクが射出される方向に向かって断面積が小さくなっていればよく、例えば、上面部を階段状になるように設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 12 and the like, the narrowed
また、ヘッドチップ1の圧力室13A及び排出流路13Bを、ヘッドチップの上下面で開口するストレートタイプとして説明したが、ヘッドチップ1の下面で開口するとともに、上方に向かうに従って湾曲し、ヘッドチップ1の側面で開口する形状としても良い。
Further, although the
1 ヘッドチップ
5 マニホールド
8 インクの循環機構(インクの循環手段)
11 ノズル層
11a ノズル
12 圧力室層
12c 封止部材
13A 圧力室
13B 排出流路
18 個別連通流路
19 共通流路
19a 絞り部
100 インクジェットヘッド
200 インクジェット記録装置
1
11
Claims (13)
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されており、
前記共通流路は、直線状の流路であることを特徴とするインクジェットヘッド。 A nozzle layer having a plurality of nozzles for ejecting ink,
A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
The common flow path has a narrowed portion in which the cross-sectional area of the flow path becomes narrower in the direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow path ,
The common flow path, the ink-jet head characterized by straight passages der Rukoto.
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、 A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、 An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、 It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、 A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、 A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されており、 The common flow path has a narrowed portion in which the cross-sectional area of the flow path becomes narrower in the direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow path,
前記共通流路は、前記絞り部によって流路の少なくとも一方の端部が封止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, wherein at least one end of the common flow path is sealed by the throttle portion.
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、 A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、 An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、 It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、 A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、 A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されており、 The common flow path has a narrowed portion in which the cross-sectional area of the flow path becomes narrower in the direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow path,
前記共通流路の少なくとも一方の端部には、当該共通流路を封止するための封止部材が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。 The inkjet head is characterized in that a sealing member for sealing the common flow path is provided at at least one end of the common flow path.
とする請求項4に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 4 , wherein the width of the common flow path in the ink ejection direction is larger than the thickness of the nozzle layer.
前記排出流路の断面積は、前記共通流路における最大断面積よりも大きいことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 The discharge channel is a channel capable of discharging ink from the common channel toward the side opposite to the nozzle layer,
The inkjet head according to any one of claims 1 to 7 , wherein a cross-sectional area of the discharge channel is larger than a maximum cross-sectional area of the common channel.
前記マニホールドが、前記圧力室の前記ノズル層側とは反対側の上部に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 A manifold for storing ink to be supplied to the plurality of pressure chambers,
The inkjet head according to any one of claims 1 to 8 , wherein the manifold is provided on an upper portion of the pressure chamber opposite to the nozzle layer side .
前記圧力室から前記個別連通流路への循環流を発生させるためのインクの循環手段と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。 An inkjet head according to any one of claims 1 to 9 ,
Ink circulation means for generating a circulation flow from the pressure chamber to the individual communication flow path,
An inkjet recording apparatus comprising:
前記圧力室層にダイシングブレードを走査することによって前記共通流路を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 A method for manufacturing an inkjet head according to any one of claims 1 to 9 ,
A method for manufacturing an inkjet head, wherein the common flow path is formed by scanning a dicing blade on the pressure chamber layer.
当該ノズル層に積層されており、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、当該複数のノズルから射出するためのインクを貯留する複数の圧力室が形成された圧力室層と、を備え、 A pressure chamber layer that is laminated on the nozzle layer, communicates with each of the plurality of nozzles, and has a plurality of pressure chambers that store ink to be ejected from the plurality of nozzles;
前記圧力室に圧力を付与することによってインクを射出するインクジェットヘッドであって、 An inkjet head for ejecting ink by applying pressure to the pressure chamber,
前記ノズル層の前記圧力室層に面する部分及び前記圧力室層の前記ノズル層に面する部分の少なくとも一方に形成され、前記複数の圧力室の各々に連通し、前記圧力室のインクを排出可能な複数の個別連通流路と、 It is formed in at least one of a portion of the nozzle layer facing the pressure chamber layer and a portion of the pressure chamber layer facing the nozzle layer, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and discharges ink from the pressure chambers. Multiple individual communication channels possible,
前記複数の個別連通流路が連結し、前記複数の個別連通流路から排出されたインクが合流する共通流路と、 A plurality of individual communication channels are connected, and a common channel where the ink discharged from the plurality of individual communication channels merges,
前記共通流路と連通し、当該共通流路から前記圧力室層の外部にインクを排出可能な排出流路と、を有し、 A discharge flow path communicating with the common flow path, capable of discharging ink from the common flow path to the outside of the pressure chamber layer,
前記共通流路は、インクが排出される方向に向かって流路の断面積が狭くなる絞り部を有し、当該絞り部が前記排出流路に接続されているインクジェットヘッドの製造方法であって、 The method for manufacturing an inkjet head, wherein the common flow channel has a narrowed portion in which a cross-sectional area of the flow channel becomes narrower in a direction in which ink is discharged, and the narrowed portion is connected to the discharge flow channel. ,
前記圧力室層にダイシングブレードを走査することによって前記共通流路を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 A method for manufacturing an inkjet head, wherein the common flow path is formed by scanning a dicing blade on the pressure chamber layer.
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