JPH10264376A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成により、インクジェットヘッドに
形成された供給路内での気泡の発生を抑制して、不噴射
を起こさないインクジェットヘッドを提供すること。 【解決手段】 流入路１６における供給路１４に連続す
る内壁面に、流路の断面積を供給路１４に向かって徐々
に広くする傾斜面１８を設けた。インク液は傾斜面１８
に沿って流れ、そして、インク液の流速は、断面積が広
くなるにつれて徐々に落ちるので、インク液は緩やかに
供給路１４に流入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク液をノズル
から噴射して記録用紙などに所要の記録を行うインクジ
ェット記録装置のインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、比較的構成が簡単で、高速印
字、高品質印字が容易な記録装置として、インクジェッ
ト方式の記録装置がよく知られている。この種のインク
ジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッド
は、たとえば、図７に示すように、圧電セラミックなど
から形成され、インク液をノズルから液滴として噴射さ
せるために複数配置される噴射チャンネル１を備えるア
クチュエータ２と、インク供給源からのインク液が流入
する流入路３、および流入路３から流入したインク液を
各噴射チャンネル１に供給するための供給路４を備える
マニホールド５とを備えている。インク供給源から流入
路３を介して供給路４に供給されたインク液は、アクチ
ュエータ２の各噴射チャンネル１内に導入され、アクチ
ュエータ２の変形により各噴射チャンネル１の容積を変
化させ、その容積減少時に噴射チャンネル１内のインク
液をノズルから液滴として噴射し、容積増大時にインク
供給源から流入路３および供給路４を介して噴射チャン
ネル１内にインク液を導入するようにしている。

【０００３】そして、供給路４には、配置された各噴射
チャンネル１と所定間隔を隔てて対向する内壁面６が形
成されており、この内壁面６と該内壁面６に連続する流
入路３の内壁面７とは、略直角状に繋がっており、ま
た、図８に示すように、供給路４の内壁面６は、噴射チ
ャンネル１側に開口する断面略コ字状に形成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
な構成においては、インク液の導入時に、インク供給源
から流入路４に流入したインク液は、流入路３から供給
路４に流入する際には、流速があまり落ちることなく、
そのまま流入路３の流路の方向に流れ、アクチュエータ
２の開口端面８に激しくぶつかって気泡を発生させる。
かかる気泡は、アクチュエータ２の各噴射チャンネル１
に入り、インク液の不噴射を起こし、印字ができないと
いう不具合を招来する原因となる。

【０００５】本発明の目的は、上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、簡易な構成により、イン
クジェットヘッドに形成された供給路内での気泡の発生
を抑制して、不噴射を起こさないインクジェットヘッド
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、インク供給源からのイン
ク液が流入する流入路と、インク液をノズルから液滴と
して噴射させるために複数配置される噴射チャンネル
と、前記流入路から流入したインク液を各噴射チャンネ
ルに供給するための供給路とを備えるインクジェットヘ
ッドにおいて、前記流入路における前記供給路に連続す
る内壁面に、流路の断面積を前記供給路に向かって徐々
に広くする傾斜面を設けたことを特徴としている。

【０００７】このような傾斜面を設けて、供給路と流入
路と境における流路の断面積を徐々に広くしたので、イ
ンク供給源から流入路に流入したインク液は、流入路か
ら供給路に流入する際には、傾斜面に沿って流れ、そし
て、インク液の流速は、断面積が広くなるにつれて徐々
に落ちるので、インク液は緩やかに供給路に流入され
る。このため、インク液の導入時に、供給路に流入した
インク液が、アクチュエータにおける各噴射チャンネル
の開口端面に激しくぶつかって、インク液を泡立たせる
ことはなく、よって、インク液の導入時における気泡の
発生を有効に抑制でき、インク液の不噴射を効果的に防
止できる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記傾斜面を、前記流入路か
ら、複数の前記噴射チャンネルのうちの前記流入路から
最も離れた位置に配置される噴射チャンネルが位置する
方向に傾斜させている。このように傾斜面を傾斜させる
ことにより、流入路から供給路に流入するインク液は、
傾斜面の傾斜方向へ広がるように流れ、流入路から最も
離れた位置に配置される噴射チャンネルに対しても、泡
立つことなく、円滑に供給される。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の発明において、前記傾斜面に、インク
液中の気泡をトラップさせる段部を設けている。流入路
の入口には、ゴミなどが供給路内に入らないようにする
ためにフィルタが取り付けられることがあるが、このフ
ィルタには、供給路内で発生したインク液中の微小な気
泡がトラップされ、集結、成長する。そして、フィルタ
に接触した気泡は、フィルタの微小な開口部にメニスカ
スを形成し、そのメニスカスの表面張力等の保持力によ
り気泡の移動が阻害され、流路を閉塞することがある。
このような場合には、かかる段部を設けることにより、
流入路の入口近傍へ移動しようとする気泡をトラップす
ることができ、フィルタに気泡が接触することを防止で
きるだけでなく、この段部にトラップした気泡が大きく
成長しても、インクの流れにより気泡を容易に移動させ
ることができる。よって、インクが流れている状態にお
いて、気泡により流路が閉塞されるのを、未然に防止す
ることができる。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
ないし３のいずれかに記載の発明において、前記供給路
における、各前記噴射チャンネルに対向する内壁面が、
各前記噴射チャンネルから離れる方向に窪んだ概略逆Ｕ
字状断面を有している。供給路の内壁面をこのような形
状とすることで、供給路内で発生し滞留した気泡を、各
噴射チャンネルから離れた窪み位置で滞留させることが
でき、気泡を噴射チャンネルに入りにくくして、インク
液の不噴射を防止できる。

【００１１】また、請求項５に記載の発明では、請求項
４に記載の発明において、前記内壁面における窪みの最
深部が、各前記噴射チャンネルの中心線からずれた位置
に位置している。窪みの最深部を、各噴射チャンネルの
中心線からずれた位置に位置させることにより、最深部
で滞留する気泡は、各噴射チャンネルからより離れる位
置で滞留することとなり、気泡を噴射チャンネルに、よ
り入りにくくして、インク液の不噴射をより効果的に防
止できる。

【００１２】また、請求項６に記載の発明では、請求項
１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記噴射
チャンネルは複数列設けられ、前記供給路は、前記流入
路に接続され、かつ複数列の噴射チャンネルの一端部を
共通に接続する基端部分と、複数列の噴射チャンネルの
各他端部に対応して分岐した分岐部分とを有し、前記傾
斜面は、前記基端部分において、流入路側から分岐部分
側に広がるように形成している。このように、噴射チャ
ンネルを列ごとに複数設けるとともに、供給路を各列の
噴射チャンネルごとに対応させて形成したので、供給路
の容積を小さくできて、流入路から流入するインク液
は、傾斜面から分岐部分に沿って流すことができ、よっ
て、スムーズに各列の噴射チャンネルに供給することが
できる。したがって、インク液の導入時において、供給
路内に気泡が残留することを有効に抑制することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のインクジェット
ヘッドを備えたインクジェット記録装置を具体化した一
実施形態を示す斜視図である。カラーインクジェットプ
リンタ２１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック
の４色のカラーインクを被印刷体としての印刷用紙２２
上に印刷して印字を行うインクジェット式のインクジェ
ットヘッド２３を備え、このインクジェットヘッド２３
は、ヘッドユニット２４として一体に設けられており、
このヘッドユニット２４とともに、インクジェットヘッ
ド２３に４色のインク液を供給するインク供給源として
のインクカートリッジ２５が、キャリッジ２６に脱着自
在に搭載されている。

【００１４】そして、インクジェットヘッド２３の前面
に対向して、その往復移動方向に平行にプラテンローラ
２７が回転自在に設けられており、インクジェットヘッ
ド２３とプラテンローラ２７とで印字部を構成してい
る。キャリッジ２６は、該キャリッジ２６の下部に設け
られたキャリッジ軸支持部２８を介して、インクジェッ
トヘッド２３の往復移動方向に延びるキャリッジ軸２９
およびガイド板５４に支持され、印字時に直線的に往復
運動可能となし、かつ、プーリ３０および３１間に架け
られたベルト３２に連結され、プーリ３０が図示しない
モータにより回転駆動されることにより、直線往復移動
されるようになっている。

【００１５】印刷用紙２２は、インクジェットプリンタ
２１の後部上方に設けられた図示しない給紙カセットか
ら給紙され、インクジェットヘッド２３と、矢印３３方
向に回転駆動されるプラテンローラ２７との間に導入さ
れ、印字後の印刷用紙２２は、矢印３４方向に排出され
る。なお、図１においては、これらの印刷用紙の給紙機
構の図示を省略している。

【００１６】また、プラテンローラ２７の側方で、イン
クジェットヘッド２３のリセット状態位置の前方に対向
させてパージ装置３５が設けられている。インクジェッ
ト式のインクジェットヘッド２３は、インク液の初期導
入時等に滞留した気泡が成長したり、噴射面上にインク
の液滴が付着することにより、噴射不良を起こすことが
あるので、これを解消し良好な噴射状態に回復させるた
めにパージ装置３５がある。パージ装置３５は、インク
ジェットヘッド２３のリセット状態位置における前方対
向位置に設けられたキャップ３６でインクジェットヘッ
ド２３を覆うことができるようになっており、キャップ
３６でインクジェットヘッド２３が覆われている時に、
インクジェットヘッド２３の内部に溜まる気泡などを含
んだ不良インクをカム３７により駆動されるポンプ３８
によって吸引し、インクジェットヘッド２３を回復させ
る。吸引された不良インクは貯留部３９に送られる。

【００１７】図２はインクジェットヘッド２３の斜視
図、図３は図２におけるＡ−Ａ線の要部断面図、図４は
図２におけるＢ−Ｂ線の要部断面図、図５はマニホール
ドの底面図である。これら図２、図３、図４および図５
を用いてインクジェットヘッド２３を説明する。図２、
図３および図４において、インクジェットヘッド２３
は、複数のノズル（図示せず。）が形成されるノズルプ
レート１１と、該ノズルプレート１１の各ノズルに連通
し、インク液を液滴として噴射させるために複数配置さ
れる噴射チャンネル１２を備えたアクチュエータ１３
と、該アクチュエータ１３に接合され、インクカートリ
ッジ２５からのインク液が流入する流入路１６、および
インク液を各噴射チャンネル１２に供給するための供給
路１４をもつマニホールド１５とを備えている。

【００１８】そして、インクカートリッジ２５からのイ
ンク液は、マニホールド１５のインク流入口１９から流
入路１６内に流入し、流入路１６内に流入したインク液
は供給路１４内に流入する。供給路１４内に流入したイ
ンク液は、アクチュエータ１３の各噴射チャンネル１２
内に供給され、アクチュエータ１３の変形により噴射チ
ャンネル１２の容積を変化させ、その容積減少時に噴射
チャンネル１２のインク液をノズルプレート１１に形成
されたノズルから液滴として噴射し、容積増大時にイン
クカートリッジ２５から流入路１６および供給路１４を
介してアクチュエータ１３の噴射チャンネル１２内に、
インク液を導入するように構成している。なお、インク
ジェットヘッド２３は、アクチュエータ１３を、圧電セ
ラミック素子に代えて発熱素子を用いたサーマルヘッド
タイプおよびその他公知のタイプにしてもよい。また、
図２および図３に示す４０および４１は、マニホールド
１５の両側端部に形成される、該マニホールド１５をヘ
ッドユニット２４に取付けるとともに、アクチュエータ
１３を保持するための取付部材である。

【００１９】インクジェットヘッド２３は、ノズルプレ
ート１１を下、マニホールド１５を上にして図１に示す
ように約４５度傾斜して位置する。このとき、マニホー
ルド１５は、流入路１６を最も上にして供給路１４がそ
の流入路１６から下向きに続く。なお、インクジェット
ヘッド２３は、水平横向きまたは垂直下向きに置くこと
もできるが、水平横向きの場合、流入路１６を上にして
供給路１４をその下に配置することが望ましい。

【００２０】さらに詳述すると、図３および図４に示す
ように、アクチュエータ１３には、各噴射チャンネル１
２を２つの列ごとに配置しており、各列には複数の噴射
チャンネル１２が直線状に並び、かつ各噴射チャンネル
１２はアクチュエータ１３におけるマニホールド側端面
４２に開口している。また、マニホールド１５には、流
入路１６に連続して供給路１４が設けられており、この
供給路１４は、図５に示すように、複数の噴射チャンネ
ル１２の配列方向に延び、配列された各噴射チャンネル
１２に所定の間隔を隔てて対向する内壁面１７が形成さ
れている。

【００２１】そして、図３に示すように、流入路１６に
おける供給路１４に連続する内壁面には、流路の断面積
を供給路１４に向かって徐々に広くする傾斜面１８を設
けている。このような傾斜面１８を設けると、インクカ
ートリッジ２５から流入路１６に流入したインク液は、
流入路１６から供給路１４に流入する際には傾斜面１８
に沿って流れるので、インク液の流速は断面積が広くな
るにつれて徐々に落ち、インク液は緩やかに供給路１４
に流入される。このため、インク液の導入時に、供給路
１４に流入したインク液が、アクチュエータ１３におけ
るマニホールド側端面４２に激しくぶつかって、インク
液を泡立たせることはなく、よって、インク液の導入時
における気泡の発生を有効に抑制でき、インク液の不噴
射を効果的に防止できる。

【００２２】また、この傾斜面１８は、流入路１６か
ら、配列された複数の噴射チャンネル１２のうちの流入
路１６から最も離れた端の噴射チャンネル２０が位置す
る方向に向かって傾斜している。傾斜面１８をこのよう
に傾斜させることにより、流入路１６から供給路１４に
流入するインク液は、傾斜面１８の傾斜方向へ広がるよ
うに流れ、流入路１６から最も離れた位置に配置される
噴射チャンネル２０に対しても、泡立つことなく、円滑
に供給される。

【００２３】また、図３に示すように、傾斜面１８にお
けるインク流入口１９側に、インク液中の気泡をトラッ
プさせる段部４３を設けている。インク流入口１９に
は、図３における仮想線で示すように、ゴミなどが供給
路１４内に入らないようにフィルタ４４が取り付けられ
ており、このフィルタ４４が取り付けられているインク
流入口１９近傍には、供給路１４内で発生したインク液
中の微小な気泡が移動して集まりやすく、ここで成長し
た気泡がフィルタ４４に付着すると、インク液の流れを
阻害することがあるが、傾斜面１８に段部４３を設ける
ことにより、この段部４３で、流入路１６のインク流入
口１９近傍へ移動しようとする微小な気泡をトラップす
ることができ、よって、気泡がインク流入口１９近傍で
フィルタ４４を閉塞することを阻止でき、流入路１６で
のインク液の良好な流れを確保することができる。ま
た、この段部４３にトラップした気泡は、フィルタ４４
の微小な開口部にメニスカスを形成した気泡のように移
動しにくくなることはなく、噴射等に伴うインクの流れ
により気泡を供給路１４側へ容易に移動させることがで
き、気泡による不噴射を、未然に防止することができ
る。

【００２４】また、図４に示すように、供給路１４の内
壁面１７は、各噴射チャンネル１２から離れる方向に窪
んだ概略逆Ｕ字状断面を有している。供給路１４の内壁
面１７をこのような形状とすることで、供給路１４内で
発生し滞留した気泡を、各噴射チャンネル１２から離れ
た窪んだ位置で滞留させることができ、よって気泡を各
噴射チャンネル１２に入りにくくして、インク液の不噴
射を防止している。さらに、内壁面１７における窪みの
最深部４５は、配列された各噴射チャンネル１２の中心
線からずれた位置に位置しているとともに、最深部４５
に連なる内壁面１７の左右両側面は、各噴射チャンネル
１２の中心線と鋭角をなし、かつ最深部４５に向かって
窄まるようにテーパ状をなしている。また、最深部４５
は噴射チャンネル１２の配列に平行に延びている。この
ように、窪みの最深部４５を、各噴射チャンネル１２の
中心線からずれた位置に位置させることにより、最深部
４５で滞留する気泡は、各噴射チャンネル１２の延長方
向から側方へより離れた位置で滞留することとなるた
め、気泡は噴射チャンネル１２に、より入りにくく、イ
ンク液の不噴射をより効果的に防止できる。

【００２５】また、図６はマニホールドの他の実施形態
を示す底面図であり、図６に示すように、供給路１４
を、流入路１６に接続され、かつ２列に配列された各噴
射チャンネル１２の一端部を共通に接続する基端部分４
６と、２列に配列された各噴射チャンネル１２の各他端
部に対応して分岐した分岐部分４７および４８とをもつ
ように形成して、傾斜面１８を、基端部分４６におい
て、流入路１６側から分岐部分４７および４８側に広が
るように形成してもよい。

【００２６】この場合には、供給路１４は、２列に配列
された各噴射チャンネル１２に対応した形状となるの
で、供給路１４の容積を小さくできて、流入路１６から
流入するインク液を、傾斜面１８から分岐部分４７およ
び４８に沿って流すことができ、よって、スムーズに各
列の噴射チャンネル１２に供給することができる。した
がって、インク液の導入時において、供給路１４内に気
泡が残留することを有効に抑制することができる。

【００２７】なお、上記の実施形態では、マニホールド
１５の流入路１６は、供給路１４の側端部に連続して形
成され、傾斜面１８は内側面の片側に設けられている
が、流入路１６を供給路１４の中央部に連続して形成
し、傾斜面１８を両側に設けてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、マニホールドの流入路における供給路に連
続する内壁面に、流路の断面積を供給路に向かって徐々
に広くする傾斜面を設けたので、インク供給源から流入
路に流入したインク液は、流入路から供給路に流入する
際には、傾斜面に沿って流れ、そして、インク液の流速
は、断面積が広くなるにつれて徐々に落ちるので、イン
ク液は緩やかに供給路に流入される。このため、インク
液の導入時に、供給路に流入したインク液が、アクチュ
エータにおける各噴射チャンネルの開口端面に激しくぶ
つかって、インク液を泡立たせることはなく、よって、
インク液の導入時における気泡の発生を有効に抑制で
き、インク液の不噴射を効果的に防止できる。

【００２９】また、請求項２に記載に記載の発明によれ
ば、流入路から供給路に流入するインク液は、傾斜面の
傾斜方向へ広がるように流れるので、流入路から最も離
れた位置に配置される噴射チャンネルに対しても、泡立
つことなく、円滑に供給される。また、請求項３に記載
の発明によれば、流入路の入口にフィルタが取り付けら
れている場合に、このフィルタに、供給路内で発生した
インク液中の微小な気泡が移動しようとしても、段部に
より気泡をトラップすることができ、よって、フィルタ
を気泡が閉塞することを阻止できて、流入路でのインク
液の良好な流れを確保することができる。しかも、この
段部にトラップした気泡は、インクの流れにともない容
易に移動するから、流路の閉塞を未然に防止することが
できる。

【００３０】また、請求項４に記載の発明によれば、供
給路の内壁面を噴射チャンネルから離れる方向に窪んだ
概略逆Ｕ字状断面形状とすることで、供給路内で発生し
滞留した気泡を、各噴射チャンネルから離れた窪み位置
で滞留させることができ、よって、気泡が噴射チャンネ
ル入りにくくなり、インク液の不噴射を防止できる。ま
た、請求項５に記載の発明によれば、窪みの最深部を、
各噴射チャンネルの中心線からずれた位置に位置させる
ことにより、最深部で滞留する気泡は、各噴射チャンネ
ルからより離れる位置で滞留することとなり、気泡が噴
射チャンネルにより入りにくくなり、よって、インク液
の不噴射をより効果的に防止できる。

【００３１】また、請求項６に記載の発明によれば、噴
射チャンネルを列ごとに複数設けるとともに、供給路を
各列の噴射チャンネルごとに対応させて形成したので、
供給路の容積を小さくできて、流入路から流入するイン
ク液を、傾斜面から分岐部分に沿って流すことができ、
よって、スムーズに各列の噴射チャンネルに供給するこ
とができる。したがって、インク液の導入時において、
供給路内に気泡が残留することを有効に抑制することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態
を示す斜視図である。

【図２】図１のインクジェット記録装置のインクジェッ
トヘッドの斜視図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線の要部断面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ線の要部断面図である。

【図５】図２におけるマニホールドの底面図である。

【図６】他の実施形態のマニホールドの底面図である。

【図７】図３に対応する従来例を示す図である。

【図８】図４に対応する従来例を示す図である。

【符号の説明】

１２ 噴射チャンネル １４ 供給路 １６ 流入路 １７ 供給路の内壁面 １８ 傾斜面 ２０ 流入路から最も離れた位置に配置される噴射チャ
ンネル ２３ インクジェットヘッド ２５ インクカートリッジ ４３ 段部 ４５ 最深部 ４６ 基端部分 ４７、４８ 分岐部分

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク供給源からのインク液が流入する
   流入路と、インク液をノズルから液滴として噴射させる
   ために複数配置される噴射チャンネルと、前記流入路か
   ら流入したインク液を各噴射チャンネルに供給するため
   の供給路とを備えるインクジェットヘッドにおいて、 前記流入路における前記供給路に連続する内壁面に、流
   路の断面積を前記供給路に向かって徐々に広くする傾斜
   面を設けたことを特徴とする、インクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記傾斜面は、前記流入路から、複数の
   前記噴射チャンネルのうちの前記流入路から最も離れた
   位置に配置される噴射チャンネルが位置する方向に傾斜
   している、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記傾斜面に、インク液中の気泡をトラ
   ップさせる段部を設けている、請求項１または２に記載
   のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記供給路における、各前記噴射チャン
   ネルに対向する内壁面が、各前記噴射チャンネルから離
   れる方向に窪んだ概略逆Ｕ字状断面を有している、請求
   項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 前記内壁面における窪みの最深部が、各
   前記噴射チャンネルの中心線からずれた位置に位置して
   いる、請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 前記噴射チャンネルは複数列設けられ、
   前記供給路は、前記流入路に接続され、かつ複数列の噴
   射チャンネルの一端部を共通に接続する基端部分と、複
   数列の噴射チャンネルの各他端部に対応して分岐した分
   岐部分とを有し、前記傾斜面は、前記基端部分におい
   て、流入路側から分岐部分側に広がるように形成した、
   請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェットヘ
   ッド。