JP6738551B2 - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
なお、この問題は、インク中に存在する気泡をフィルタで捕捉する構成に限らず、インクに溶解、あるいは溶存している気体を温度上昇や圧力低下によってインク中に発生させた気泡をフィルタで捕捉する構成にも起こり得る問題である。
図1は、実施形態のプリンタを前方から見た斜視図である。
実施形態のプリンタ100は、図1に示すように、装置本体101と、装置本体101に装着された用紙を装填するための給紙トレイ102と、装置本体101に着脱自在に装着されて画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ103とを備えている。さらに、装置本体101の前面の一端部側(排紙トレイ103の側方)には、前面から装置本体101の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部104を有している。このカートリッジ装填部104の上面には、操作ボタンや表示器などの操作/表示部105が設けられている。そのカートリッジ装填部104は、色の異なる色材である記録液(インク)、例えばブラック(K)インク、シアン(C)インク、マゼンタ(M)インク、イエロー(Y)インクをそれぞれ収容した複数のインクカートリッジ106k、106c、106m、106y(色を区別しないときは「インクカートリッジ106」という。)を、装置本体101の前面側から後方側に向って挿入して装填可能になっている。さらには、カートリッジ装填部104の前面側には、インクカートリッジ106を着脱するときに開く前カバー(カートリッジカバー)107が開閉可能に設けられている。なお、インクカートリッジ106k、106c、106m、106yは、縦置き状態で横方向に並べて装填する構成となっている。
図3及び図4に示すように、実施形態に係る液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド120は、流路形成フレーム131、液室形成フレーム132及びノズルカバー133から構成されている。さらには、メインタンクであるインクカートリッジからインクジェットヘッド120まではインク経路である供給チューブで繋がっており、インクカートリッジからインクジェットヘッド120へインクが送液される。そのインクは流路形成フレーム131に形成される共通液室に送液される。
次に、上記実施形態の一実施例(以下、本実施例を「実施例1」という。)について説明する。
図6は、実施例1のインクジェットヘッド120の概略構成を示す部分断面図である。図6中の矢印はインクの送液方向を示す。図6に示すように、実施例1のインクジェットヘッド120は、流路形成フレーム131及び液室形成フレーム132から構成されている。流路形成フレーム131は、3つのフレームを積層した構成になっている。上から1層目のフレーム131aの外壁面には、加熱手段としての加熱部143が取り付けられている。2層目のフレーム131bの内壁面には、少なくとも気泡を捕捉するフィルタ142が設けられている。3層目のフレーム131cの外壁面には、冷却手段としての冷却部144が設けられている。液室形成フレーム132は、振動板132aと個別液室形成プレート132bとノズルプレート132cとで構成されている。振動板132aは、個別液室の一部を形成し、かつ個別液室内のインクに対し圧電素子の変位による圧力変化を付与するとともに、液室形成プレート132bによって形成されるインク導入路147に連通する流路となる貫通部が設けられている。個別液室形成プレート132bは振動板132aとノズルプレート132cとに接合することによって、個別液室145、流路抵抗部146及びインク導入路147が形成される。ノズルプレート132cには、インク液滴を吐出する開口部であるノズル148が形成されている。
次に、上記実施形態の他の実施例(以下、本実施例を「実施例2」という。)について説明する。
図7は、実施例2のインクジェットヘッド120の概略構成を示す部分断面図である。図7中の矢印はインクの送液方向を示す。図7に示すように、実施例2のインクジェットヘッド120では、共通液室141と個別液室145との間に形成される流路としてのインク導入路147中にフィルタ142が設けられている。さらに、フィルタ142を通過したインクを冷すため、フィルタ142の設置箇所よりもインク送液下流側であって、個別液室145及びインク導入路147を形成する内壁面と反対側の振動板132aの外壁面に冷却部144が設けられている。実施例2においても、実施例1と同様に、個別液室145よりもインク送液方向上流側には、インク送液方向上流側から順に、加熱部143、フィルタ142、冷却部144が設けられている。なお、実施例2では、流路形成フレーム131を2層構造(フレーム131a、131b)としている。
(態様A)
液滴を吐出するノズル148と、該液滴となる液体を収容する個別液室145と、該個別液室に供給する液体を収容する共通液室141と、該共通液室から前記個別液室へ液体を送るインク導入路147等の流路と、該流路を流れる液体中の気泡を捕捉するフィルタ142と、該フィルタを通過する液体を加熱する加熱部143等の加熱手段とを備えるインクジェットヘッド120等の液滴吐出ヘッドにおいて、前記フィルタを通過した液体を冷却する冷却部144等の冷却手段を備えることを特徴とする。
本態様によれば、液体に対する圧力を低下させる箇所、例えば個別液室では、圧力低下で液体の飽和量が減少する。その圧力低下箇所では、減少後の飽和量が液体に溶解、あるいは溶存している気体の量よりも小さいと、気泡が発生する。本態様では、冷却手段によって、フィルタを通過した液体を圧力低下箇所よりも送液方向上流側で冷却する。それにより、その圧力低下箇所での液体の飽和量が冷却しない場合よりも大きくなる。よって、冷却により圧力低下箇所での気泡発生がし難くなり、吐出不良を抑制することができる。
(態様A)において、前記冷却手段は、放熱フィンであることを特徴とするものである。
本態様によれば、自然冷却に比べて、加熱した液体を積極的に冷却でき、液体中からの気泡の発生を抑制することができる。
(態様A)又は(態様B)において、前記フィルタの設置箇所よりも送液方向下流側の前記流路を形成する壁部を高熱伝導率の材料で形成することを特徴とするものである。
本態様によれば、フィルタを通過した液体の熱を高熱伝導率の壁部から効率良く外部へ逃がすことで、フィルタを通過した液体を効率良く冷却することができる。
(態様A)〜(態様C)において、前記フィルタの設置箇所よりも送液方向下流側の前記流路を形成する壁部に冷却媒体を接触させることを特徴とするものである。
本態様によれば、フィルタを通過した液体の熱を、流路を形成する壁部を介して冷却媒体へ伝えることで、フィルタを通過した液体を効率良く冷却することができる。
(態様D)において、前記冷却媒体は、空気又は冷却液であることを特徴とするものである。
本態様によれば、ファン等で冷却媒体としての空気を、流路を形成する壁部の外壁にあてたり、冷却媒体としての冷却液を、当該壁部の外壁に接触させながら流したりする。これにより、フィルタを通過した液体を効率良く冷却することができる。
(態様A)〜(態様E)において、前記フィルタは、前記個別液室に設けることを特徴とするものである。
通常、フィルタを通過できた微小な気泡はフィルタの送液方向下流側の面に付着するおそれがある。長期の使用によってその気泡の付着が進むと、フィルタを塞いでしまう。このような場合にはその気泡を除去するため、例えばノズルを形成するノズル面をキャップ部材でキャッピングしてそのキャップ部材内の空気を負圧吸引することでノズルを介して気泡を排出する。
本態様によれば、共通液室の開口断面の広さよりも狭い個別液室にフィルタを設けることで、負圧吸引によって気泡を排出するとき、個別液室をインクが流れる速度は共通液室よりも早くなる。この結果、フィルタの送液方向下流側の面に付着した気泡に対し大きな吸引力を付与することができる。これにより、共通液室にフィルタを設ける構成と比較して大きな気泡排出効果が得られる。
(態様A)〜(態様F)において、前記加熱手段と前記冷却手段との間に、断熱部を備えることを特徴とするものである。
本態様によれば、液体の加熱と冷却とがそれぞれ効果的に行うことができる。
(態様G)において、前記断熱部は、前記フィルタと一体形成されることを特徴とするものである。
本態様によれば、断熱部をフィルタと一体形成させることで、部品手数を減らせ、コストダウンにつながる。
インク液滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載した画像形成装置において、前記インクジェットヘッドに、(態様A)〜(態様H)のいずれかの液滴吐出ヘッドを用いることを特徴とするものである。
本態様によれば、インクの吐出不良を抑制でき、画像抜けや画像の濃度差のない高画質の画像を出力することができる。
120 インクジェットヘッド
121 キャリッジ
122 ガイド部材
123 主走査モータ
124 駆動プーリ
125 タイミングベルト
126 中継基板
127 搬送ベルト
131 流路形成フレーム
131a 1層目のフレーム
131b 2層目のフレーム
131c 3層目のフレーム
132 液室形成フレーム
132a 振動板
132b 液室形成プレート
132c ノズルプレート
133 ノズルカバー
141 共通液室
142 フィルタ
143 加熱部
144 冷却部
145 個別液室
146 流体抵抗部
147 インク導入路
148 ノズル
Claims (8)
- 液滴を吐出するノズルを有し該液滴となる液体を収容する複数の個別液室と、該複数の個別液室に供給する液体を収容する共通液室と、前記複数の個別液室それぞれに対応して設けられ該共通液室から各個別液室へ液体を送る流路と、該個別液室よりも送液方向上流で液体中の気泡を捕捉するフィルタと、該フィルタを通過する液体を加熱する加熱手段とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
前記フィルタを通過した液体を冷却する冷却手段を備えるとともに、送液方向において前記加熱手段を備える箇所と前記冷却手段を備える箇所との間に断熱部を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記断熱部は、前記フィルタと一体形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記フィルタを、前記流路に設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記冷却手段は、放熱フィンであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記フィルタの設置箇所よりも送液方向下流側の前記流路を形成する壁部を高熱伝導率の材料で形成することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記フィルタの設置箇所よりも送液方向下流側の前記流路を形成する壁部に冷却媒体を接触させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項6記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記冷却媒体は、空気又は冷却液であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - インク液滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載した画像形成装置において、
前記インクジェットヘッドに、請求項1〜7のいずれかの液滴吐出ヘッドを用いることを特徴とする画像形成装置。
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