KR20110011618A - 액체 분사 헤드, 액체 분사 기록 장치 및 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법 - Google Patents

Abstract

복수의 노즐 구멍 (31a) 으로 이루어지는 노즐 열 (31c) 을 갖는 노즐체 (23) 를 구비한 액체 분사 헤드 (10) 에 있어서, 노즐 열 (31c) 을 덮도록 형성된 노즐 가드 (24) 를 구비하고, 노즐 가드 (24) 는, 노즐체 (23) 의 표면으로부터 이간 배치되고 노즐 열 (31c) 과 대향하는 슬릿 (24c) 이 형성된 천판부 (24a) 와, 천판부 (24a) 의 주연부와 노즐체 (23) 사이를 밀폐하는 밀폐부 (24b) 와, 노즐 열 (23c) 의 하방에 흡인구 (15a) 가 개구되어 노즐 가드 (24) 의 내측 공간 (S) 과 연통되는 흡인 유로 (15) 를 구비하고, 흡인 유로 (15) 에 접속되는 흡인부 (16) 에 의해 노즐 가드 (24) 의 내측 공간 (S) 을 부압실 (R) 로 하고, 노즐 구멍 (15a) 에서 부압실 (R) 내로 흘러 넘친 제 1 액체 (Y) 를 흡인하는 것을 특징으로 한다.

Description

액체 분사 헤드, 액체 분사 기록 장치 및 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법{LIQUID EJECTING HEAD, LIQUID EJECTING RECORDING DEVICE, AND LIQUID CHARGING METHOD FOR LIQUID EJECTING HEAD}

본 발명은, 노즐 분사구로부터 액체를 분사하여 피기록 매체에 화상이나 문자를 기록하는 액체 분사 헤드, 액체 분사 기록 장치 및 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액체 분사 기록 장치, 예를 들어 각종 인쇄를 실시하는 잉크젯 프린터는, 피기록 매체를 반송하는 반송 장치와, 잉크젯 헤드를 구비하고 있다. 여기서 사용되는 잉크젯 헤드로는, 복수의 노즐 구멍으로 이루어지는 노즐 열 (列) 을 갖는 노즐체와, 각 노즐 구멍과 쌍이 되어 그 노즐 구멍에 연통되는 복수의 압력 발생실과, 그 압력 발생실에 잉크를 공급하는 잉크 공급계와, 압력 발생실에 인접 배치된 압전 액추에이터를 구비하고 있고, 압전 액추에이터를 구동시켜 압력 발생실을 가압하고, 압력 발생실 내의 잉크를 노즐 구멍의 노즐 분사구로부터 분사시키는 것이 알려져 있다.

이와 같은 잉크젯 프린터의 일종으로서, 상기 잉크젯 헤드를 기록지 (피기록 매체) 의 반송 방향과 직교하는 방향으로 이동시키는 캐리지를 형성하고, 기록지에 인쇄를 실시하는 것이 알려져 있다. 이 종류의 잉크젯 프린터에서는, 잉크젯 헤드의 가동 범위 내에 메인터넌스를 위한 서비스 스테이션을 형성하고, 이 서비스 스테이션까지 잉크젯 헤드를 이동시켜, 노즐 구멍을 클리닝하거나, 잉크젯 헤드에 캡을 씌우고 부압 (負壓) 흡인하여 노즐 구멍에 잉크를 초기 충전하거나 하고 있다.

또, 상기 잉크젯 프린터와 상이한 종류의 것으로서, 상자체 등의 비교적 대형인 피기록 매체에 사용되고, 잉크젯 헤드를 고정하여 반송되는 피기록 매체에 인쇄를 실시하는 것이 있다. 이 종류의 잉크젯 프린터에서는, 잉크젯 헤드를 이동시킬 수 없고, 또 잉크젯 헤드와 피기록 매체 사이나 잉크젯 헤드의 하방에 서비스 스테이션을 형성할 스페이스가 적다. 이 때문에, 잉크를 압력 발생실에 초기 충전할 때에는, 잉크 공급계측으로부터 잉크를 가압하여 충전하는 것이 통상적이다.

이 가압 충전에서는, 노즐 구멍으로부터 방류되게 되는 잉여 잉크에 의해 잉크젯 헤드 및 잉크젯 프린터 근방이 오염되는 것을 방지하기 위해, 또 잉크 충전 후의 잉크 분사가 불안정해지는 것을 방지하기 위해, 잉여 잉크를 제거하는 수단을 강구해야만 한다. 또, 초기 충전의 장면뿐만 아니라, 통상 사용시에 노즐체 상을 떨어지는 잉크를 회수하는 장면에서도 동일하다.

하기 특허문헌 1 에는, 잉크젯 헤드의 하부에, 판 형상 다공질 흡수체로 이루어지고 노즐 형성면에서 외측으로 돌출된 잉크 안내 부재 및 이 잉크 안내 부재에 접속된 블록형 잉크 흡수체를 형성하고, 잉여 잉크를 잉크 안내 부재에서 받아들임과 함께 잉크 흡수체까지 유도하고, 이 유도한 잉여 잉크를 잉크 흡수체에 흡수시키는 잉크젯 헤드가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평5-116338호

그러나, 종래의 기술에서는, 잉크젯 헤드의 하부에 잉크 안내 부재와 잉크 흡수체를 형성하므로, 잉크젯 헤드의 하부를 유효 이용할 수 없다는 문제가 있었다. 또, 일정 제약하에서 잉크젯 프린터를 설계한 경우에 피기록 매체의 하부에 인쇄를 실시할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 종래의 기술에서는, 잉여 잉크를 잉크 흡수체에 흡수시킬 뿐이므로, 회수할 수 있는 잉여 잉크의 양에 한계가 있다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 이하를 목적으로 한다.

(1) 액체 분사 헤드의 스페이스 팩터를 향상시키고, 액체 분사 기록 장치의 설계 자유도를 향상시킨다.

(2) 잉여 액체의 회수 능력을 향상시키고, 잉여 액체에 의한 오염을 방지함과 함께 액체 충전 후의 액체 분사를 안정시킨다.

(3) 간소한 구성으로 액체 분사 기록 장치의 초기 충전을 실현한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 채용하고 있다.

액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 복수의 노즐 구멍으로 이루어지는 노즐 열을 갖는 노즐체와, 상기 각 노즐 구멍과 쌍이 되어 그 노즐 구멍에 연통되는 복수의 압력 발생실과, 그 압력 발생실에 제 1 액체를 공급하는 액체 공급계와, 상기 압력 발생실에 인접 배치된 액추에이터를 구비하고, 상기 액추에이터를 구동시켜 그 압력 발생실을 가압하고, 그 압력 발생실 내의 상기 제 1 액체를 상기 노즐 구멍의 노즐 분사구로부터 분사시키는 액체 분사 헤드에 있어서, 상기 노즐 열을 덮도록 형성된 노즐 가드를 구비하고, 상기 노즐 가드는, 상기 노즐체의 표면으로부터 이간 배치되고 상기 노즐 열과 대향하는 슬릿이 형성된 천판부 (天板部) 와, 상기 천판부의 주연부 (周緣部) 와 상기 노즐체 사이를 밀폐하는 밀폐부와, 상기 노즐 열의 하방에 흡인구가 개구되어 상기 노즐 가드의 내측 공간과 연통되는 흡인 유로를 구비하고, 상기 흡인 유로에 접속되는 흡인부에 의해 상기 노즐 가드의 내측 공간을 부압실로 하고, 상기 노즐 구멍에서 상기 부압실 내로 흘러 넘친 상기 제 1 액체를 흡인하는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 액체의 초기 충전시나 통상 사용시의 잉여 액체가, 슬릿에서만 외부와 연통되는 부압실로 유출됨과 함께, 부압실 외부의 기체가 슬릿을 통하여 부압실로 유입된다. 이로써, 잉여 액체가 슬릿으로부터 외부로 잘 누출되지 않는 상태에서 부압실을 이동하고, 흡인구로부터 흡인 유로 내로 흡인되어 외부로 배출되므로, 노즐 분사구로부터 유출된 액체를 회수하는 스페이스를 매우 작은 것으로 하여, 액체 분사 헤드의 스페이스 팩터를 향상시킬 수 있음과 함께, 액체 분사 기록 장치의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또, 흡인 유로에 의해 액체를 연속하여 배출할 수 있으므로, 잉여 액체의 회수 능력이 매우 높아, 다량의 잉여 액체가 유출된 경우에도 잉여 액체에 의한 오염을 방지할 수 있음과 함께, 액체 충전 후의 액체 분사를 안정시킬 수 있다.

또, 노즐면을 와이퍼에 의해 청소할 필요가 없는 데다가, 와이퍼 등의 청소 장치가 구비되어 있는 서비스 스테이션을 형성하지 않고, 노즐 가드와 흡인 유로와 흡인부에서 잉여 액체를 회수할 수 있으므로, 간소한 구성으로 액체 분사 기록 장치의 초기 충전을 실현할 수 있게 된다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 흡인구는, 상기 슬릿과 대향하지 않는 위치에 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 슬릿으로부터 유입된 공기가 내측 공간을 경유하고 나서 흡인구에 도달하므로, 내측 공간을 신속하게 감압시킬 수 있고, 부압실의 부압 상태를 양호하게 계속시킬 수 있다. 이로써, 잉여 액체의 회수를 신속하게 실시할 수 있음과 함께 다량의 잉여 액체의 회수를 안정적으로 실시할 수 있다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 흡인구는, 상기 부압실의 중력 방향 최하부에 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 최하부에서 잉여 액체가 흡인되므로, 하방으로 흘러 최하부 근방에 도달한 잉여 액체를 효율적으로 흡인할 수 있다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 슬릿은, 그 슬릿의 길이 방향을 중력 방향을 향하게 하여 형성됨과 함께, 하단부 (下端部) 가 원 형상으로 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 잉여 액체가 슬릿으로부터 외부로 누출되려고 해도, 슬릿 하단부에서 표면 장력에 의해 유지된 액체의 표면이 잘 파괴되지 않아, 부압실에 잉여 액체가 머무르기 쉬워지므로, 잉여 액체의 누출에 의한 오염을 방지할 수 있음과 함께 잉여 액체의 회수 능력을 향상시킬 수 있다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 노즐 가드의 내측 하부에 상기 흡인구에 수속 (收束) 되는 경사부가 형성되고, 상기 경사부에서는, 상기 노즐체의 표면에 평행하고 상기 노즐 열에 수직인 방향의 폭 치수가 상기 흡인구를 향하여 점차 작아지는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 부압실 하부에 도달한 잉여 액체가 폭 방향에 있어서 흡인구를 향하여 흘러 흡인구 근방에 도달하므로, 흡인구에 흡인되기 쉬워진다. 이로써, 잉여 액체를 효율적으로 흡인할 수 있게 되어, 잉여 액체의 회수 능력이 향상된다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 노즐 가드의 내측 하부에 상기 흡인구에 수속되는 경사부가 형성되고, 상기 경사부에서는, 상기 노즐체의 표면에 수직인 방향에 있어서의 상기 노즐체와의 거리가 상기 흡인구를 향하여 점차 작아지는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 노즐체의 표면에 수직인 방향에 있어서의 노즐체와 경사부의 거리가, 흡인구를 향할수록 가까워지므로, 경사부를 하방을 향하여 흐르는 잉여 액체가 흡인구 근방에 도달한다. 이로써, 잉여 액체를 효율적으로 흡인할 수 있게 되어, 잉여 액체의 회수 능력이 향상된다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 노즐 가드의 표면 중, 적어도 외측으로 노출되는 외표면에 발수막이 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 잉여 액체가 슬릿에서 외부로 누출되려고 해도, 발수막에 튕겨져 부압실에 머무르기 쉬워지므로, 잉여 액체의 회수 능력이 향상됨과 함께 잉여 액체의 누출에 의한 오염이 방지된다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 노즐 가드의 표면 중, 상기 부압실과 접하는 내표면에 친수막이 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 잉여 액체가 부압실을 흐르기 쉬워져 슬릿에서 외부로 잘 누출되지 않게 됨과 함께, 발수막에 튕겨진 잉여 액체를 부압실로 유도하므로, 잉여 액체가 슬릿으로부터 유출되지 않고 부압실에 머무르기 쉬워진다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 노즐 가드의 상기 천판부에, 상기 부압실측으로 움푹 패인 패임부가 형성되고, 그 패임부의 저면 (底面) 에 상기 슬릿이 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 패임부의 저면에 슬릿이 형성되므로, 노즐 가드가 피기록 매체 등과 접촉한 경우에도, 슬릿 근방의 발수막과 접촉시키는 확률을 저감시켜 발수막이 박리되는 것을 방지할 수 있다.

또, 액체 분사 헤드에 관련된 해결 수단으로서, 상기 노즐 가드의 상기 천판부에, 상기 부압실측으로 돌출되고, 또한 상기 슬릿을 고리형으로 둘러싸는 고리형 돌출벽이 형성되어 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 고리형 돌출벽이 내표면을 타고 가는 잉여 액체가 슬릿을 향하는 것을 저지하므로, 슬릿으로부터 잉여 액체가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 액체 분사 헤드의 노즐 분사구를 하방을 향하게 하여 피기록 매체에 액체를 분사하는 경우에 있어서, 부압실을 복압 (復壓) 시킨 후의 내측 공간에 잉여 액체가 잔존한다 하더라도, 슬릿으로부터 잉여 액체가 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 액체 분사 기록 장치에 관련된 해결 수단으로서, 상기 해결 수단을 채용한 어느 액적 분사 헤드를 구비하고, 상기 액체 공급계에 제 1 액체를 공급할 수 있도록 구성된 액체 공급부를 구비하고 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 액체 공급계에 제 1 액체가 공급되므로, 예를 들어, 제 1 액체를 잉크로 하여 액체 분사 헤드에 잉크를 공급할 수 있다.

또, 액체 분사 기록 장치에 관련된 해결 수단으로서, 상기 해결 수단을 채용한 어느 액적 분사 헤드를 구비하고, 상기 액체 공급계에 제 1 액체와 제 2 액체를 전환시켜 공급할 수 있도록 구성된 액체 공급부를 구비하고 있는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 액체 공급계에 2 종류의 액체가 공급되므로, 예를 들어, 액체 공급계에 잉크와 세정액을 공급하여, 액체 분사 헤드의 청소에 대한 노력을 저감시킴과 함께, 효율적으로 청소를 할 수 있다. 이로써, 잉여 액체의 회수 능력을 회복시킬 수 있다.

또, 액체 분사 기록 장치에 관련된 해결 수단으로서, 상기 해결 수단을 채용한 어느 액적 분사 기록 장치로서, 부압실 내로 흘러 넘친 제 1 액체를 흡인함으로써 회수하고, 압력 발생실에 그 제 1 액체를 공급하는 재이용 액체 공급계를 갖는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 부압실 내로 흘러 넘친 제 1 액체를 재이용할 수 있다.

또, 액체 분사 기록 장치에 관련된 해결 수단으로서, 상기 해결 수단을 채용한 어느 액적 분사 기록 장치로서, 재이용 액체 공급계에, 필터부 또는 탈기 장치를 갖는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 적절한 상태의 액체를 재이용할 수 있다.

또, 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법에 관련된 해결 수단으로서, 복수의 노즐 구멍으로 이루어지는 노즐 열을 갖는 노즐체와, 상기 각 노즐 구멍과 쌍이 되어 그 노즐 구멍에 연통되는 복수의 압력 발생실과, 그 압력 발생실에 제 1 액체를 공급하는 액체 공급계와, 상기 압력 발생실에 인접 배치된 액추에이터를 구비하고, 상기 액추에이터를 구동시켜 그 압력 발생실을 가압하고, 그 압력 발생실 내의 상기 제 1 액체를 상기 노즐 구멍의 노즐 분사구로부터 분사시킴과 함께, 상기 노즐 열을 덮도록 형성된 노즐 가드를 구비하고, 상기 노즐 가드는, 상기 노즐체의 표면으로부터 이간 배치되고 상기 노즐 열과 대향하는 슬릿이 형성된 천판부와, 상기 천판부의 주연부와 상기 노즐체 사이를 밀폐하는 밀폐부와, 상기 노즐 열의 하방에 흡인구가 개구되어 상기 노즐 가드의 내측 공간과 연통되는 흡인 유로와, 상기 흡인 유로에 접속되는 흡인부에 의해 상기 노즐 가드의 내측 공간을 부압실로 하고, 상기 노즐 구멍에서 상기 부압실 내로 흘러 넘친 상기 제 1 액체를 흡인하는 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법으로서, 상기 흡인부에 의해 상기 부압실을 대기압보다 부압으로 한 상태에서, 상기 액체 공급계를 사용하여 상기 제 1 액체를 상기 압력 발생실까지 가압 충전하는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 내측 공간이 대기압과 같은 압력인 상태에서 액체를 압력 발생실에 가압 충전한 경우에 비해, 슬릿으로부터 공기가 연속적으로 유입되므로, 잉여 액체가 슬릿으로부터 잘 누출되지 않고, 또 흡인구가 연속적으로 잉여 액체를 배출하므로, 잉여 액체가 내측 공간 (부압실) 에 고여 슬릿으로부터 흘러 넘치지도 않는다. 이로써, 잉여 액체에 의한 오염을 방지하면서 액체의 충전이 가능해지고, 액체 충전 후의 액체 분사를 안정시킬 수 있다.

또, 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법에 관련된 해결 수단으로서, 상기 흡인부에 의해 상기 부압실을 대기압보다 부압으로 한 상태에서, 상기 가압 충전을 종료시키는 수단을 채용한다.

이 발명에 의하면, 부압실로 한 상태에서, 가압 충전을 종료시켜, 부압실에 액체가 유출되지 않게 되므로, 내측 공간을 복압시킨 후에 압력 발생실에 가압 충전을 종료시킨 경우에 비해, 잉여 액체가 슬릿으로부터 잘 누출되지 않고, 또 슬릿으로부터 흘러 넘치지도 않는다. 이로써, 잉여 액체에 의한 오염을 방지하면서 액체의 충전이 가능해지고, 액체 충전 후의 액체 분사를 안정시킬 수 있다.

또, 본 발명의 액체 분사 기록 장치의 사용 방법은, 상기 본 발명의 액체 분사 기록 장치의 사용 방법으로서, 상기 흡인부를 제 1 출력에 의해 동작시킴으로써, 상기 내측 공간을 부압실로 하고, 상기 흡인 유로를 통하여 상기 분사 구멍 열로부터 누출된 상기 액체를 흡인하는 액체 충전 모드를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 흡인부를 제 1 출력에 의해 동작시킴으로써, 분사체 가드의 내측 공간이 대기압보다 충분히 부압이 된 부압실이 된다. 이 경우, 액체의 초기 충전시나 통상 사용시에 액체 공급부로부터 공급되고 분사 구멍 열로부터 누출된 잉여 액체는, 슬릿에서만 외부와 연통되는 부압실로 유출됨과 함께, 부압실 외부의 기체가 슬릿을 통하여 부압실로 유입된다. 이로써, 잉여 액체가 슬릿으로부터 외부로 잘 누출되지 않는 상태에서 부압실을 이동하고, 흡인구로부터 흡인 유로 내로 흡인되어 외부로 배출되므로, 분사 구멍 열로부터 유출된 액체를 회수할 수 있다.

그 때문에, 슬릿으로부터의 잉여 액체의 누출을 방지한 후, 액체의 초기 충전이 가능해진다.

또, 상기 본 발명의 액체 분사 기록 장치의 사용 방법으로서, 상기 흡인부를 제 1 출력에 의해 동작시킴으로써, 상기 내측 공간을 부압실로 하고, 상기 흡인 유로를 통하여 상기 분사 구멍 열로부터 누출된 상기 액체를 흡인하는 액체 충전 모드와, 상기 흡인부를 상기 제 1 출력보다 작은 제 2 출력에 의해 동작시켜, 상기 분사 구멍 열로부터 피기록 매체에 상기 액체를 분사하여 상기 피기록 매체에 기록을 실시하는 통상 사용 모드를 전환 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 통상 작동 모드에 있어서, 액체 충전 모드보다 작은 제 2 출력에 의해 흡인부를 작동시켜 둠으로써, 인쇄시 등에 분사 구멍으로부터 누출된 잉여 액체나, 액체 충전 후에 분사체 가드의 내측 공간에 잔존한 잉여 액체가 존재한 경우에도, 그들 잉여 액체를 흡인함으로써 슬릿으로부터 잉여 액체의 누출을 방지할 수 있다. 따라서, 서비스 스테이션을 형성하지 않고, 분사 구멍의 개구 방향을 중력 방향을 향하게 한 상태에서, 액체의 초기 충전에서 인쇄까지를 실시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 액체의 초기 충전시나 통상 사용시의 잉여 액체가, 슬릿에서만 외부와 연통되는 부압실로 유출됨과 함께, 부압실 외부의 기체가 슬릿을 통하여 부압실로 유입된다. 이로써, 잉여 액체가 슬릿에서 외부로 잘 누출되지 않는 상태에서 부압실을 이동하고, 흡인구에서 흡인 유로 내로 흡인되어 외부로 배출되므로, 노즐 분사구로부터 유출된 액체를 회수하는 스페이스를 매우 작은 것으로 하여, 액체 분사 헤드의 스페이스 팩터를 향상시킬 수 있음과 함께, 액체 분사 기록 장치의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또, 흡인 유로에 의해 액체를 연속하여 배출할 수 있으므로, 잉여 액체의 회수 능력이 매우 높아, 다량의 잉여 액체가 유출된 경우에도 잉여 액체에 의한 오염을 방지할 수 있음과 함께, 액체 충전 후의 액체 분사를 안정시킬 수 있다.

또, 노즐면을 와이퍼에 의해 청소할 필요가 없는 데다가, 서비스 스테이션을 형성하지 않고, 노즐 가드와 흡인 유로와 흡인부에서 잉여 액체를 회수할 수 있으므로, 간소한 구성으로 액체 분사 기록 장치의 초기 충전을 실현할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 있어서, 잉크젯 기록 장치 (1) 를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 있어서, 우측면에서 본 잉크젯 기록 장치 (1) 의 개략 구성도로서, 구성의 일부를 단면 표시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 있어서, 잉크젯 헤드 (10) 의 정면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 있어서, 우측면에서 본 잉크젯 기록 장치 (1) 의 개략 구성도로서, 구성의 일부를 단면 표시한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 있어서, 도 4 에 있어서의 Ⅰ-Ⅰ 선 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 있어서, 헤드 칩 (20) 의 분해 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 있어서, 세라믹 압전 플레이트 (21) 및 잉크실 플레이트 (22) 의 상세를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태에 있어서, 흡인 펌프 (16) 와 가압 펌프 (54) 의 동작 타이밍 및 공간 (S) (부압실 (R)) 의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 실시형태에 있어서, 헤드 칩 (20) 의 초기 충전시의 동작을 나타낸 요부 확대 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태에 있어서의 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 도면으로서, 잉크젯 헤드 (60) 의 요부 확대도이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태에 있어서의 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 도면으로서, 잉크젯 헤드 (70) 를 나타내는 요부 확대도이다.
도 12 는 본 발명의 실시형태에 있어서의 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 도면으로서, 잉크젯 헤드 (80, 90, 100) 를 나타내는 요부 확대도이다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

(액체 분사 기록 장치)

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 잉크젯 기록 장치 (액체 분사 기록 장치) (1) 를 나타내는 사시도이고, 도 2 는 잉크젯 기록 장치 (1) 의 개략 구성도이다. 이 잉크젯 기록 장치 (1) 는, 소정의 퍼스널 컴퓨터에 접속되고, 이 퍼스널 컴퓨터로부터 보내진 인쇄 데이터에 기초하여, 잉크 (액체) (I) 를 토출 (분사) 하여 상자체 (D) 에 인쇄를 실시하는 것이다. 잉크젯 기록 장치 (1) 는, 상자체 (D) 를 일 방향으로 반송하는 벨트 컨베이어 (2) 와, 복수의 잉크젯 헤드 (10) 를 구비하는 잉크 토출부 (3) 와, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드 (10) 에 잉크 (제 1 액체) (I) 및 클리닝용 세정액 (제 2 액체) (W) 을 공급하는 잉크 공급부 (5) 를 구비하고 있다.

잉크 토출부 (3) 는, 상자체 (D) 에 잉크 (I) 를 토출하는 것으로, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 직육면체 형상의 케이스체 (6) 를 4 개 갖고, 이들 케이스체 (6) 내에 잉크젯 헤드 (10) 가 각각 내장되어 있다 (도 2 참조). 각 케이스체 (6) 는, 벨트 컨베이어 (2) 의 폭 방향 양측에 각각 잉크 토출면 (6a) 을 벨트 컨베이어 (2) 측을 향하게 한 상태에서 2 개씩 배치 형성되어 있다. 벨트 컨베이어 (2) 의 폭 방향 양측에 각각 배치된 2 개의 케이스체 (6) 는 상하 방향으로 병설 (竝設) 되고, 각각 지지 부재 (7) 에 의해 지지되어 있다. 또한, 케이스체 (6) 의 잉크 토출면 (6a) 에는, 개구부 (6b) 가 형성되어 있다.

(액체 분사 헤드)

도 3 은 잉크젯 헤드 (10) 의 정면도이고, 도 4 는 우측면에서 본 잉크젯 헤드 (10) 의 개략 구성도이고, 도 5 는 도 4 의 Ⅰ-Ⅰ 선 단면도이다.

잉크젯 헤드 (10) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 케이스 (11) 와, 액체 공급계 (12) 와, 헤드 칩 (20) 과, 구동 회로 기판 (14) 과 (도 5 참조), 흡인 유로 (15) 를 구비하고 있다.

케이스 (11) 는, 정면 (11a) 에 노출 구멍 (11b) 이 형성된 얇은 상자 형상의 것이며, 두께 방향을 수평 방향을 향하게 하고, 또 노출 구멍 (11b) 을 개구부 (6b) 를 향하게 하여 케이스체 (6) 내에 고정되어 있다. 이 케이스 (11) 는, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 배면 (背面) (11c) 에 있어서 내부 공간에 연통되는 관통공이 형성되어 있고, 구체적으로는, 높이 방향 거의 중간의 위치에 잉크 주입 구멍 (11d) 이, 하부에 잉크 흡인 구멍 (11e) 이 형성되어 있다. 이 케이스 (11) 는, 그 내부 공간에 있어서 케이스 (11) 에 세워 형성하여 고정된 베이스 플레이트 (11f) 를 구비함과 함께 잉크젯 헤드 (10) 의 각 구성 물품을 수용하고 있다.

액체 공급계 (12) 는, 잉크 주입 구멍 (11d) 을 통하여 잉크 공급부 (5) 와 연통된 것으로, 댐퍼 (17) 와 잉크 유로 기판 (18) 으로 개략 구성되어 있다.

댐퍼 (17) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 잉크 (I) 의 압력 변동을 조정하기 위한 것으로, 잉크 (I) 를 저류하는 저류실 (17a) 을 구비하고 있다. 이 댐퍼 (17) 는, 베이스 플레이트 (11f) 에 고정되어 있고, 잉크 주입 구멍 (11d) 과 관 부재 (17d) 를 통하여 접속되는 잉크 유입 구멍 (17b) 과, 잉크 유로 기판 (18) 과 관 부재 (17e) 를 통하여 접속되는 잉크 유출 구멍 (17c) 을 구비하고 있다.

잉크 유로 기판 (18) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 세로로 길게 형성된 부재로서, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 그 내부에 댐퍼 (17) 와 연통하여 잉크 (I) 가 유통하는 유통로 (18a) 가 형성된 부재이며, 헤드 칩 (20) 에 장착되어 있다.

구동 회로 기판 (14) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 도시되지 않은 제어 회로와, 플렉시블 기판 (14a) 을 구비하고 있다. 이 구동 회로 기판 (14) 은, 플렉시블 기판 (14a) 의 일단 (一端) 이 후술하는 판 형상 전극 (28) 에, 타단 (他端) 이 구동 회로 기판 (14) 상의 도시되지 않은 제어 회로에 접합됨으로써, 인쇄 패턴에 따라 세라믹 압전 플레이트 (21) 에 전압을 인가한다. 이 구동 회로 기판 (14) 은, 베이스 플레이트 (11f) 에 고정되어 있다.

헤드 칩 (20) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 세라믹 압전 플레이트 (액추에이터) (21) 와, 잉크실 플레이트 (22) 와, 노즐체 (23) 와, 노즐 가드 (24) 를 구비하고 있다.

세라믹 압전 플레이트 (21) 는, PZT (티탄산지르콘산납) 로 이루어지는 대략 직사각형 판 형상의 부재로서, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 판면 (21a, 21b) 중 일방의 판면 (21a) 에 복수의 긴 홈 (26) 이 병설되고, 각 긴 홈 (26) 이 측벽 (27) 으로 격리되어 있다.

긴 홈 (압력 발생실) (26) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 폭 방향으로 연장 형성되어 있고, 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐 복수 병설되어 있다. 각 긴 홈 (26) 은, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 압전 액추에이터의 두께 방향을 따른 단면이 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 또, 각 긴 홈 (26) 의 저면은, 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 전 (前) 측면 (21c) 으로부터 폭 방향의 거의 중앙부까지 연장되는 전방 (前方) 평탄면 (26a) 과, 이 전방 평탄면 (26a) 의 후부 (後部) 에서 후측면측을 향하여 홈 깊이가 점차 얕아지는 경사면 (26b) 과, 이 경사면 (26b) 의 후부에서 후측면측을 향하여 연장되는 후방 (後方) 평탄면 (26c) 으로 이루어져 있다.

각 긴 홈 (26) 은, 원반 형상의 다이스 커터에 의해 형성되어 있다.

측벽 (27) 은, 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 길이 방향에 걸쳐 복수 병설되고, 긴 홈 (26) 을 각각 구분하고 있다. 이들 각 측벽 (27) 의 양 벽면에 있어서의 긴 홈 (26) 개구측 (판면 (21a) 측) 에는, 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 폭 방향에 걸쳐 구동 전압 인가용의 판 형상 전극 (28) 이 연장 형성되어 있다. 이 판 형상 전극 (28) 은, 공지된 비스듬한 방향으로부터의 증착에 의해 형성되어 있다. 이 판 형상 전극 (28) 은, 상기 서술한 플렉시블 기판 (14a) 이 접합되어 있다.

이와 같은 세라믹 압전 플레이트 (21) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 판면 (21b) 중 후측면측이 베이스 플레이트 (11f) 의 가장자리부에 고정되어 있고, 긴 홈 (26) 의 연장 방향을 노출 구멍 (11b) 을 향하게 하고 있다.

도 6 및 도 7 로 되돌아와, 잉크실 플레이트 (22) 는, 세라믹 압전 플레이트 (21) 와 동일하게 대략 직사각형 판 형상의 부재이며, 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 치수와 비교하여, 길이 방향의 치수가 거의 동일하게, 폭 방향의 치수가 짧게 형성되어 있다. 이 잉크실 플레이트 (22) 는 두께 방향으로 관통하고, 또한 잉크실 플레이트 (22) 의 길이 방향에 걸쳐 형성된 개방 구멍 (22c) 을 구비하고 있다.

또한, 이 잉크실 플레이트 (22) 는 세라믹 플레이트, 금속 플레이트 등으로 형성할 수 있는데, 세라믹 압전 플레이트 (21) 와의 접합 후의 변형을 고려하여, 열팽창률이 근사한 세라믹 플레이트를 사용하고 있다.

이와 같은 잉크실 플레이트 (22) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 전측면 (22a) 이 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 전측면 (21c) 과 동일 평면이 되는 맞댐면 (25a) 을 구성하도록, 판면 (21a) 측으로부터 세라믹 압전 플레이트 (21) 에 접합되어 있다. 이 접합 상태에서는, 개방 구멍 (22c) 이 세라믹 압전 플레이트 (21) 의 복수의 긴 홈 (26) 을 전체에 걸쳐 노출시키고, 모든 긴 홈 (26) 을 외측으로 개방시켜, 각 긴 홈 (26) 이 각각 연통된 상태로 되어 있다.

잉크실 플레이트 (22) 에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 개방 구멍 (22c) 을 덮도록 하여 잉크 유로 기판 (18) 이 장착되고, 잉크 유로 기판 (18) 의 유통로 (18a) 와 각 긴 홈 (26) 이 연통되어 있다.

노즐체 (23) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 노즐 플레이트 (31) 가 노즐 캡 (32) 에 첩착 (貼着) 됨으로써 구성되어 있다.

노즐 플레이트 (31) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드로 이루어지는 박판 형상, 또한 좁고 긴 형상의 부재이며, 두께 방향으로 관통하는 복수의 노즐 구멍 (31a) 이 줄지어 형성되어 노즐 열 (31c) 을 구성하고 있다. 보다 구체적으로는, 긴 홈 (26) 과 같은 수의 노즐 구멍 (31a) 이, 노즐 플레이트 (31) 의 폭 방향 중간 위치에 있어서 동일선 상에, 또한 긴 홈 (26) 과 동일한 간격으로 형성되어 있다.

노즐 플레이트 (31) 의 2 개의 판면 중, 잉크 (I) 를 토출하는 노즐 토출구 (노즐 분출구) (31b) 가 개구되는 판면에는, 잉크의 부착 등을 방지하기 위한 발수성을 갖는 발수막이 도포되어 있고, 타방의 판면은 상기 맞댐면 (25a) 및 노즐 캡 (32) 과의 접합면으로 되어 있다.

또한, 노즐 구멍 (31a) 은, 엑시머 레이저 장치를 사용하여 형성되어 있다.

노즐 캡 (32) 은, 프레임 판 형상의 부재가 갖는 2 개의 프레임면 중 일방의 프레임면의 외주연 (外周緣) 을 깎아낸 것과 같은 형상의 부재로서, 박판 형상으로 된 외측 프레임부 (32a) 와, 외측 프레임부 (32a) 보다 두껍게 이루어진 중간측 프레임부 (32h) 와, 중간측 프레임부 (32h) 보다 두껍게 이루어진 내측 프레임부 (32b) 와, 내측 프레임부 (32b) 의 폭 방향 중간부에 있어서 두께 방향으로 관통함과 함께 길이 방향으로 연장되는 긴 구멍 (32c) 과, 외측 프레임부 (32a) 의 일단부에 있어서 두께 방향으로 관통하는 배출 구멍 (32d) 을 구비하는 부재이다. 바꾸어 말하면, 외측 프레임부 (32a) 가 갖는 외측 프레임면 (32e) 으로부터 중간측 프레임부 (32h) 와 내측 프레임부 (32b) 가 두께 방향으로 단 (段) 형상으로 돌출되어 있고, 두께 방향의 단면 윤곽이 긴 구멍 (32c) 을 향하여 외측 프레임부 (32a), 중간측 프레임부 (32h), 내측 프레임부 (32b) 의 순서로 높아지는 계단 형상으로 되어 있다.

외측 프레임면 (32e) 과 같은 방향으로 연장되는 내측 프레임면 (32f) 에는, 긴 구멍 (32c) 을 막도록 노즐 플레이트 (31) 가 첩부 (貼付) 되어 있고, 외측 프레임면 (32e) 및 외측 프레임면 (32e) 의 직교 방향으로 연장되는 중간측면 (32i) 에는, 노즐 가드 (24) 가 맞닿아 있다.

이와 같은 노즐체 (23) 는, 노즐 캡 (32) 의 배출 구멍 (32d) 이 하측에 위치하도록 (도 3 참조), 케이스 (11) 의 내부 공간에 수용되고, 케이스 (11) 및 베이스 플레이트 (11f) 에 고정되어 있다 (도 5 참조).

이 상태에서는, 긴 구멍 (32c) 에 세라믹 압전 플레이트 (21) 및 잉크실 플레이트 (22) 의 일부가 삽입되고, 노즐 플레이트 (31) 에 맞댐면 (25a) 이 맞대어져 있다. 또 노즐 플레이트 (31) 는, 내측 프레임면 (32f) 에 접착제에 의해 접착되어 있음과 함께, 내측 프레임면 (32f) 의 면적과 비교하면, 노즐 플레이트 (31) 의 면적이 크게 형성되어 있어, 노즐 플레이트 (31) 가 내측 프레임면 (32f) 으로부터 다소 밀려 나와 설치되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 댐퍼 (17) 내의 저류실 (17a) 로부터 소정량의 잉크 (I) 가 잉크 유로 기판 (18) 에 공급되면, 이 공급된 잉크 (I) 가 개방 구멍 (22c) 을 통하여, 긴 홈 (26) 내로 이송되도록 되어 있다. 또한, 긴 홈 (26) 의 후방 평탄면 (26c) 측 (도 7 참조) 에 생성된 잉크실 플레이트 (22) 와 긴 홈 (26) 의 간극은, 봉지재에 의해 봉지되어 있다.

(노즐 가드)

노즐 가드 (24) 는, 스테인리스강으로 이루어지는 대략 상자형 형상의 부재로 프레스 성형에 의해 형성된 것이다. 이 노즐 가드 (24) 는, 직사각형 판 형상으로 형성된 천판부 (24a) 와, 이 천판부 (24a) 의 주연부로부터 판면 방향과 거의 직교하는 방향으로 연장된 밀폐부 (24b) 를 구비하고 있다.

천판부 (24a) 는, 내측 프레임면 (32f) 과 거의 동일한 크기의 판면을 갖고 있으며, 천판부 (24a) 의 폭 방향 중간부에 있어서 길이 방향으로 연장된 슬릿 (24c) 을 구비하고 있다. 이 슬릿 (24c) 은, 노즐 열 (31c) 의 길이보다 다소 길게 형성되어 있고, 양 단부 (상단부 (上端部) (24i), 하단부 (下端部) (24j)) 가 원형으로 형성된 것이다.

슬릿 (24c) 의 폭 치수는, 노즐 구멍 (31a) 의 노즐 직경 40 ㎛ 에 대하여 폭 치수가 대략 1.5 ㎜ 로 설정되어 있다. 이 슬릿 (24c) 의 폭 치수는, 흡인 펌프 (16) 에 의해 부압으로 할 수 있는 폭 치수를 상한으로 하고, 잉크 (I) 의 초기 충전시에 잉크 (I) 가 슬릿 (24c) 으로부터 흘러 넘쳐 떨어지지 않는 폭 치수를 하한으로 한 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상단부 (24i), 하단부 (24j) 는, 상기 서술한 폭 치수보다 약간 큰 직경으로 원형으로 형성되어 있다.

이 노즐 가드 (24) 는, 내측에 마주하는 내표면 (24e) 에 티탄 코팅에 의한 친수막 (24g) 이 형성되어 있고, 이 내표면 (24e) 과 배향 (背向) 하는 외표면 (24f) 과, 슬릿 (24c) 의 내면에 불소 수지 코팅이나 테플론 (등록 상표) 도금에 의한 발수막 (24h) 이 형성되어 있다.

이와 같은 노즐 가드 (24) 는, 천판부 (24a) 가 내측 프레임부 (32b) 와 배출 구멍 (32d) 을 덮도록 (도 3 참조), 또 밀폐부 (24b) 에 있어서의 내표면 (24e) 과 중간측 프레임부 (32h) 의 중간측면 (32i) 이 맞닿도록, 고리형 단부 (端部) (24d) 가 외측 프레임면 (32e) 과 접착제로 접착되고, 노즐 캡 (32) 에 피착되어 있다 (도 5 참조). 이 상태에서는, 슬릿 (24c) 이 노즐 열 (31c) 과 대향함과 함께 배출 구멍 (32d) 과 대향하지 않도록, 공간 (내측 공간) (S) 을 통하여 노즐 열 (31c) 을 덮고 있다. 바꾸어 말하면, 슬릿 (24c) 의 개구 방향에 있어서, 슬릿 (24c) 으로부터 노즐 열 (31c) 을 면하도록, 또한 배출 구멍 (32d) 을 면하지 않도록 노즐 토출구 (31b) 를 덮고 있다 (도 3 참조).

이 노즐 가드 (24) 는, 천판부 (24a) 와 노즐 플레이트 (31) 의 거리를, 흡인 펌프 (16) 에 의해 부압으로 할 수 있는 거리를 상한으로 하고, 잉크 (I) 의 초기 충전시에 잉크 (I) 가 슬릿 (24c) 으로부터 흘러 넘치지 않는 거리를 하한으로 한 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.

흡인 유로 (15) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 흡인구 (15a) 가 되는 튜브관의 일단이 배출 구멍 (32d) 에 끼워 삽입되어 고정되어 있고, 타단이 잉크 흡인 구멍 (11e) 에 접속되어 구성되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 흡인구 (15a) 는, 슬릿 (24c) 과 대향하지 않는 위치에 개구되어 있다.

흡인 펌프 (16) 는, 잉크 흡인 구멍 (11e) 에 튜브를 통하여 접속되어 있다. 이 흡인 펌프 (16) 는, 작동시에 공간 (S) 내의 공기 및 잉크 (I) 를 흡인하여, 공간 (S) 을 부압실 (R) 로 한다. 또한, 이 흡인 펌프 (16) 는 폐액 탱크 (E) (도 2 참조) 에 흡인된 잉크 (I) 를 저류한다.

도 2 로 되돌아와, 잉크 공급부 (5) 는, 잉크 (I) 가 저류된 잉크 탱크 (51) 와, 세정액 (W) 이 저류된 세정액 탱크 (52) 와, 2 개의 유로를 전환시킬 수 있는 전환 밸브 (53) 와, 잉크 (I) 또는 세정액 (W) 을 잉크젯 헤드 (10) 에 가압 공급하는 가압 펌프 (54) 와, 유로를 개폐할 수 있는 개폐 밸브 (55) 를 구비하고 있다.

잉크 탱크 (51) 는, 공급관 (57a), 전환 밸브 (53) 및 공급관 (57c) 을 통하여, 세정액 탱크 (52) 는, 공급관 (57b), 전환 밸브 (53) 및 공급관 (57c) 을 통하여 각각 가압 펌프 (54) 에 연통되어 있다. 즉, 전환 밸브 (53) 는, 유입관으로서 공급관 (57a, 57b) 이, 유출관으로서 공급관 (57c) 이 접속되어 있다.

가압 펌프 (54) 는, 공급관 (57c) 이 접속됨과 함께 공급관 (57d) 을 통하여 잉크젯 헤드 (10) 에 연통되어 있고, 공급관 (57c) 으로부터 유입된 잉크 (I) 또는 세정액 (W) 을 잉크젯 헤드 (10) 에 공급한다. 이 가압 펌프 (54) 는, 비작동시에는 유체가 흐르지 않도록 구성된 것으로, 개폐 밸브적인 기능을 갖는 것이다.

개폐 밸브 (55) 는, 공급관 (57c) 에 연통되고 유입관이 되는 공급관 (57e) 과, 공급관 (57d) 에 연통되고 유출관이 되는 공급관 (57f) 이 접속되어 있다. 즉, 이 개폐 밸브 (55) 를 개방으로 하면 공급관 (57e, 57f) 이 가압 펌프 (54) 의 바이패스관으로서 기능하도록 되어 있다.

다음으로, 상기 구성으로 이루어지는 잉크젯 기록 장치 (1) 의 동작에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 잉크 (I) 를 잉크젯 헤드 (10) 에 초기 충전한 후, 상자체 (D) 에 인쇄를 실시하는 경우에 대해 설명하고, 또한 잉크젯 헤드 (10) 를 클리닝하는 경우에 대해 설명한다.

(잉크 초기 충전)

도 8 은 흡인 펌프 (16) 와 가압 펌프 (54) 의 동작 타이밍 및 공간 (S) (부압실 (R)) 과의 관계를 나타낸 도면이고, 도 9 는 초기 충전시의 동작을 나타낸 헤드 칩 (20) 의 요부 확대 단면도이다.

먼저, 도 4 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 흡인 펌프 (16) 를 작동시키고 (ON1), 이 흡인 펌프 (16) 가 흡인 유로 (15) 를 통하여 흡인구 (15a) 로부터 공간 (S) 의 공기를 흡인한다 (도 8 에 있어서의 시간 T0). 이 때, 작동하는 흡인 펌프 (16) 의 출력은, 공간 (S) 내를 충분히 부압으로 할 수 있을 정도로 설정하는 것이 바람직하고, 이 때의 출력을 흡인 펌프 (16) 의 충전 출력으로 한다. 흡인 펌프 (16) 를 충전 출력 (제 1 출력) 으로 작동시키면, 외부의 공기가 슬릿 (24c) 에서 공간 (S) 으로 유입되는데, 이 공기가 공간 (S) 을 경유하고 나서 흡인구 (15a) 에 도달한 후에 흡인됨으로써 공간 (S) 을 감압시킨다 (액체 충전 모드). 그리고, 소정 시간 (T1) 경과 후에, 공간 (S) 이 대기압보다 충분히 부압으로 된 부압실 (R) 이 된다.

공간 (S) 이 부압실 (R) 로 된 후, 잉크 공급부 (5) 가 잉크 (I) 를 잉크젯 헤드 (10) 에 가압 충전한다 (도 8 에 있어서의 시간 T2). 이 때, 잉크 공급부 (5) 는, 이하와 같이 설정되어 있다. 즉, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전환 밸브 (53) 에 의해 공급관 (57a) 과 공급관 (57c) 을 연통시킨 상태로 하고, 개폐 밸브 (55) 를 폐색시켜 공급관 (57e) 과 공급관 (57f) 을 차단한다. 이 상태에서 가압 펌프 (54) 를 작동시킨다. 가압 펌프 (54) 는, 잉크 탱크 (51) 로부터 공급관 (57a, 57c, 57d) 을 통하여 잉크젯 헤드 (10) 의 잉크 주입 구멍 (11d) 에 잉크 (I) 를 주입한다.

잉크 주입 구멍 (11d) 에 주입된 잉크 (I) 는, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 댐퍼 (17) 의 잉크 유입 구멍 (17b) 을 통하여 저류실 (17a) 로 유입된 후, 잉크 유출 구멍 (17c) 을 통하여 잉크 유로 기판 (18) 의 유통로 (18a) 로 유출된다. 그리고, 유통로 (18a) 로 유입된 잉크 (I) 가 개방 구멍 (22c) 을 통하여 각 긴 홈 (26) 내로 유입된다.

각 긴 홈 (26) 으로 유입된 잉크 (I) 는, 노즐 구멍 (31a) 측으로 흘러 노즐 구멍 (31a) 에 도달한 후, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 잉여 잉크 (Y) 가 되어 노즐 구멍 (31a) 으로부터 유출된다. 잉여 잉크 (Y) 가 유출되기 시작하였을 때에는, 그 양이 소량이기 때문에, 잉여 잉크 (Y) 는, 노즐 플레이트 (31) 상을 하방을 향하여 흐른다. 부압실 (R) 의 하부까지 도달한 잉크 (I) 는, 흡인구 (15a) 에서 흡인 유로 (15) 로 흡인되어, 폐액 탱크 (E) 로 배출되어 간다 (도 9(b) 참조).

잉여 잉크 (Y) 는, 그 유출량이 다량이 되면, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 노즐 플레이트 (31) 상 뿐만 아니라, 노즐 가드 (24) 의 내표면 (24e) 상도 하방으로 흐르게 된다. 이 때, 슬릿 (24c) 으로부터 부압실 (R) 에 계속하여 공기가 유입되고 있어, 잉여 잉크 (Y) 가 슬릿 (24c) 에서 외부로 잘 유출되지 않는다. 만일, 도 9(c) 에 나타내는 바와 같이, 슬릿 (24c) 근방의 내표면 (24e) 을 흐르는 잉여 잉크 (Y) 의 양이 국부적으로 많아져, 이 잉여 잉크 (Y) 의 일부가 슬릿 (24c) 으로부터 유입되는 공기에 저항하여 외표면 (24f) 근방까지 도달해도, 외표면 (24f) 에 형성된 발수막 (24h) 에 튕겨진다. 이 튕겨진 잉크 (I) 는, 내표면 (24e) 에 형성된 친수막 (24g) 으로 유도되어 다시 부압실 (R) 로 되돌려진다.

또, 슬릿 (24c) 의 하단부 (24j) 에 있어서는, 원 형상의 하단부 (24j) 의 윤곽 (외표면 (24f) 과 하단부 (24j) 의 경계) 에서 잉크 (I) 에 표면 장력이 작용한다. 하단부 (24j) 에 있어서는, 잉크 (I) 에 강한 표면 장력이 작용하고, 또 이 표면 장력의 균형이 유지되어 잉크 (I) 의 표면이 파괴되지 않아, 외부로 누출되지 않는다. 또한, 상기와 동일하게, 외표면 (24f) 에 형성된 발수막 (24h) 및 내표면 (24e) 에 형성된 친수막 (24g) 으로 유도되어 부압실 (R) 로 되돌려진다.

이와 같이 하여, 노즐 구멍 (31a) 으로부터 유출되는 잉여 잉크 (Y) 를 연속하여 폐액 탱크 (E) 로 배출한다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 소정 시간 (T3) 경과 후에 가압 펌프 (54) 를 정지시켜, 잉크 (I) 의 가압 충전을 종료시킨다. 가압 펌프 (54) 의 정지에 수반하여 노즐 구멍 (31a) 으로부터 잉여 잉크 (Y) 가 유출되지 않게 되어, 부압실 (R) 에 잔존한 잉여 잉크 (Y) 가 흡인구 (15a) 를 통하여 폐액 탱크 (E) 로 배출된다.

그리고, 소정 시간 (T4) 경과 후에 흡인 펌프 (16) 를 정지시킨다. 잉크 (I) 의 충전 완료 후에는, 도 9(d) 에 나타내는 바와 같이, 긴 홈 (26) 에 잉크 (I) 가 충전된 상태가 된다. 또한, 공간 (S) 은 복압되어 다시 대기압과 같은 압력이 된다 (도 8 참조).

(인쇄시)

계속해서, 상자체 (D) 에 인쇄를 실시하는 경우의 동작에 대해 설명한다. 맨 처음에 잉크 공급부 (5) 의 설정에 대해 설명한다. 즉, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전환 밸브 (53) 에 의해 공급관 (57a) 과 공급관 (57c) 을 연통시킨 상태로 하고, 개폐 밸브 (55) 를 개방시켜 공급관 (57e) 과 공급관 (57f) 을 연통시킨다. 이 상태에서 가압 펌프 (54) 를 비작동으로 하여, 가압 펌프 (54) 를 통하여 공급관 (57c) 과 공급관 (57d) 을 연통시키지 않도록 되어 있다. 이 상태에서는, 잉크 (I) 가 공급관 (57a, 57c, 57e, 57f, 57d) 을 통하여, 잉크젯 헤드 (10) 의 잉크 주입 구멍 (11d) 에 주입되도록 되어 있다.

잉크 공급부 (5) 를 상기와 같이 설정한 상태에서 벨트 컨베이어 (2) 를 구동시켜 (도 1 참조), 상자체 (D) 를 일 방향으로 반송함과 함께, 반송되는 상자체 (D) 가 케이스체 (6) 의 앞을 통과할 때, 요컨대, 노즐 플레이트 (31) (노즐 구멍 (31a)) 의 앞을 통과할 때, 잉크 토출부 (3) 가 상자체 (D) 를 향하여 잉크 방울을 토출한다.

구체적으로는, 외부의 퍼스널 컴퓨터로부터 입력된 인쇄 데이터에 기초하여, 구동 회로 기판 (14) 이 이 인쇄 데이터에 대응한 소정의 판 형상 전극 (28) 에 선택적으로 전압을 인가한다. 이로써, 이 판 형상 전극 (28) 에 대응한 긴 홈 (26) 의 용적이 축소되고, 긴 홈 (26) 내에 충전된 잉크 (I) 가 노즐 토출구 (31b) 에서 상자체 (D) 를 향하여 토출된다.

잉크 (I) 를 토출하면 긴 홈 (26) 이 부압으로 되기 때문에, 상기 서술한 공급관 (57a, 57c, 57e, 57f, 57d) 을 통하여, 잉크 (I) 가 긴 홈 (26) 에 충전된다.

이와 같이 하여, 잉크젯 헤드 (10) 의 세라믹 압전 플레이트 (21) 를 화상 데이터에 따라 구동시키고, 노즐 구멍 (31a) 으로부터 잉크 방울을 토출하여 상자체 (D) 에 착탄시킨다. 이와 같이, 상자체 (D) 를 이동시키면서 잉크젯 헤드 (10) 로부터 잉크 방울을 연속하여 토출시킴으로써 상자체 (D) 의 원하는 위치에 화상 (문자) 이 인쇄된다.

여기서, 본 실시형태의 잉크젯 헤드 (10) 는, 노즐 열 (31c) 이 줄지어 형성된 방향을 중력 방향을 향하게 하고, 또 노즐 구멍 (31a) 의 개구 방향을 수평 방향을 향하게 하는 구성으로 하였지만, 이와 같은 구성 뿐만 아니라, 노즐 구멍 (31a) 의 개구 방향을 중력 방향을 향하게 하는 구성으로 하고, 노즐 열 (31c) 의 연장 방향을 수평 방향을 향하게 하는 구성도 생각해 볼 수 있다.

이와 같은 경우, 노즐 구멍 (31a) 의 토출구 (31b) 의 개구 방향이 중력 방향을 향하고 있기 때문에, 잉크 (I) 의 충전시에 노즐 구멍 (31a) 으로부터 누출된 잉여 잉크 (Y) 를 완전히 흡인하지 않아, 노즐 가드 (24) 의 천판부 (24a) 와 주벽부 (周壁部, 24b) 의 경계 부분 등에 잔존하는 경우가 있다. 또, 잉크 (I) 의 충전 후, 예를 들어 인쇄시가 되어 노즐 구멍 (31a) 으로부터 잉여 잉크 (Y) 가 누출될 우려도 있다.

그래서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 잉크 (I) 의 충전 후에도 흡인 펌프 (16) 를 상시 작동시키고 있다 (도 8 중 ON2). 이 때, 흡인 펌프 (16) 의 출력은, 잉크 (I) 충전시의 출력 (충전 출력) 보다 약하고, 또한 인쇄시에 있어서 공간 (S) 내에 존재하는 잉여 잉크 (Y) 를 충분히 흡인할 수 있을 정도로 설정한다 (통상 사용 모드). 이로써, 공간 (S) 은 잉크 (I) 의 충전시보다 약한 부압 공간이 된다. 또한, 흡인 펌프 (16) 의 출력이 지나치게 강하면, 인쇄시에 노즐 구멍 (31a) 으로부터 토출되는 잉크 방울의 비행 경로에 영향을 주어, 인쇄 정밀도에 영향이 발생할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 그리고, 이 때의 흡인 펌프 (16) 의 출력을 통상 출력 (제 2 출력) 으로 한다.

흡인 펌프 (16) 를 통상 출력으로 작동시키면서 인쇄를 실시하면, 노즐 구멍 (31a) 으로부터 누출된 잉여 잉크 (Y) 나, 노즐 가드 (24) 의 내표면 (24e) 상에 잔존한 잉여 잉크 (Y) 가, 각 흡인 유로 (15) 를 향하여 흐른다. 그리고, 흡인 유로 (15) 까지 도달한 잉크 (I) 는, 흡인 유로 (15) 내로 흡인되어 폐액 탱크 (E) 로 배출되어 간다.

또한, 통상 사용 모드로서 기재한 도 8 에 있어서의 ON2 의 동작은, 반드시 전술한 액체 충전 모드로서 기재한 도 8 에 있어서의 ON1 의 동작과 함께 실시할 필요는 없고, 주위의 동작 환경이나 잉크 (I) 의 종류에 따라 적절히 실시하면 된다.

(클리닝시)

계속해서, 잉크젯 헤드 (10) 의 클리닝시의 동작에 대해 설명한다. 맨 처음에 잉크 공급부 (5) 의 설정에 대해 설명한다. 즉, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전환 밸브 (53) 에 의해 공급관 (57b) 과 공급관 (57c) 을 연통시키고, 개폐 밸브 (55) 를 폐색시켜 공급관 (57e) 과 공급관 (57f) 을 폐색시킨다. 이 상태에서 가압 펌프 (54) 를 작동시킨다. 가압 펌프 (54) 는, 세정액 탱크 (52) 로부터 공급관 (57b, 57c, 57d) 을 통하여 잉크젯 헤드 (10) 의 잉크 주입 구멍 (11d) 에 세정액 (W) 을 주입한다.

상기 초기 충전시와 동일하게, 긴 홈 (26) 등을 통하여 세정액 (W) 을 노즐 구멍 (31a) 으로부터 유출시키고, 흡인구 (15a) 로부터 이 유출된 세정액 (W) 을 흡인한다.

또한, 잉크젯 기록 장치 (1) 를 장기간 사용하지 않으면, 긴 홈 (26) 에 충전된 잉크 (I) 가 건조 경화되게 된다. 이 경우, 클리닝시와 동일하게 잉크젯 헤드 (10) 내를 세정액 (W) 으로 채우면, 잉크젯 기록 장치 (1) 를 장기간에 걸쳐 보존할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 잉크젯 기록 장치 (1) 에 의하면, 잉크젯 헤드 (10) 에 있어서 잉여 잉크 (Y) 가 슬릿 (24c) 에서 외부로 잘 누출되지 않는 상태에서 부압실 (R) 을 이동하고, 흡인구 (15a) 에서 흡인 유로 (15) 로 흡인되어 외부로 배출되므로, 노즐 토출구 (31b) 로부터 유출된 잉크 (I) 를 회수하는 스페이스를 매우 작은 것으로 하여, 잉크젯 헤드 (10) 의 스페이스 팩터를 향상시킬 수 있음과 함께, 잉크젯 기록 장치 (1) 의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또, 흡인 유로에 의해 다량의 잉여 잉크 (Y) 를 연속하여 배출할 수 있으므로, 잉여 잉크 (Y) 의 회수 능력이 향상되어, 잉여 잉크 (Y) 에 의한 오염을 방지함과 함께 잉크 (I) 충전 후의 잉크 (I) 의 토출을 안정시킬 수 있다.

또, 서비스 스테이션을 형성하지 않고, 간소한 구성으로 잉크젯 기록 장치 (1) 의 초기 충전을 실현할 수 있게 된다.

또, 흡인구 (15a) 가 슬릿 (24c) 과 대향하지 않고 배치되어 있고, 슬릿 (24c) 으로부터 유입된 공기가 공간 (S) (부압실 (R)) 을 경유하고 나서 흡인구 (15a) 에 도달하므로, 공간 (S) 을 신속하게 감압시킬 수 있고, 부압실 (R) 의 부압 상태를 양호하게 계속시킬 수 있다. 이로써, 잉여 잉크 (Y) 의 회수를 신속하게 실시할 수 있음과 함께 다량의 잉여 잉크 (Y) 의 회수를 안정적으로 실시할 수 있다.

또, 흡인구 (15a) 가 부압실 (R) 의 중력 방향 최하부에 형성되어 있고, 최하부에서 잉크 (I) 를 흡인하므로, 하부에 흐르는 잉여 잉크 (Y) 를 효율적으로 흡인할 수 있다.

또, 외표면 (24f) 에 발수막 (24h) 이 형성되어 있으므로, 부압실 (R) 의 잉여 잉크 (Y) 가 슬릿 (24c) 을 통하여 외부로 유출되려고 해도, 발수막 (24h) 에 튕겨져, 부압실 (R) 에 머무르기 쉬워진다.

또, 내표면 (24e) 에 친수막 (24g) 이 형성되어 있으므로, 잉크 (I) 가 부압실 (R) 을 흐르기 쉬워짐과 함께, 발수막 (24h) 에 튕겨진 잉여 잉크 (Y) 를 부압실 (R) 로 유도하여, 잉여 잉크 (Y) 가 부압실 (R) 에 머무르기 쉬워지므로, 슬릿 (24c) 으로부터 잉여 잉크 (Y) 가 유출되는 것을 높은 확률로 방지할 수 있다.

또, 슬릿 (24c) 의 하단부 (24j) 가 원 형상이므로, 하단부 (24j) 에 있어서 표면 장력에 의해 유지된 잉크 (I) 의 표면이 잘 파괴되지 않아, 부압실 (R) 에 잉여 잉크 (Y) 가 머무르기 쉬워진다. 구체적으로 설명하면, 먼저, 슬릿 (24c) 의 하단부 (24j) 에 도달한 잉크 (I) 는, 하단부 (24j) 에 접촉한다. 이 때, 원 형상의 하단부 (24j) 의 윤곽 (외표면 (24f) 과 하단부 (24j) 의 경계) 에 있어서, 잉크 (I) 에 표면 장력이 작용한다. 여기서, 액체 (잉크 (I)) 는, 외력의 작용이 강하게 작용하지 않는 환경에서 대략 구체로 존재하기 때문에, 슬릿 (24c) 의 단부가 직사각형 형상인 경우에는, 표면 장력에 의해 유지된 대략 구체의 표면이 파괴되어, 슬릿 (24c) 의 외부로 잉크 (I) 가 누출될 우려가 있다.

한편, 본 실시형태와 같이, 슬릿 (24c) 의 단부가 원 형상인 경우에는, 표면 장력에 의해 유지된 액체 (잉크 (I)) 의 표면이 파괴되지 않고, 하단부 (24j) 에서 누출되지 않고 부압실 (R) 에 머무르기 쉽다. 또한, 상기와 동일하게, 외표면 (24f) 에 발수막 (24h) 이 형성되어 있으므로, 누출되려고 하는 잉크 (I) 를 부압실 (R) 에 머무르게 할 수 있다.

이와 같은 구성을 채용하면, 상기 서술한 바와 같이, 잉여 잉크 (Y) 가 슬릿 (24c) 에서 외부로 누출되려고 해도, 슬릿 (24c) 의 하단부 (24j) 에 있어서, 부압실 (R) 에 잉크 (I) 가 머무르기 쉬워지므로, 잉여 잉크 (Y) 의 누출에 의한 오염을 방지할 수 있음과 함께 잉여 잉크 (Y) 의 회수 능력을 향상시킬 수 있다.

또, 잉크 공급부 (5) 가 잉크 (I) 와 세정액 (W) 을 전환시켜 공급할 수 있도록 구성되어 있어, 액체 공급계 (12) 에 잉크 (I) 와 세정액 (W) 이 공급되므로, 잉크젯 헤드 (10) 의 청소에 대한 노력을 저감시킴과 함께, 효율적으로 잉크젯 헤드 (10) 를 청소할 수 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 노즐 열 (31c) 을 덮도록 형성된 노즐 가드 (24) 를 사용하여 공간 (S) (부압실 (R)) 을 형성하고, 흡인구 (15a) 로부터 잉여 잉크 (Y) 를 배출하는 구성을 특징으로 하고 있다. 여기서, 본 구성의 특징을 이하에 기술한다.

본 구성에서는, 공간 (S) 이 대기압보다 충분히 부압으로 된 부압실 (R) 이 되어, 부압실 (R) 로 유출된 잉크 (I) 가 슬릿 (24c) 을 향하여 잘 흐르지 않게 된 상태에서 잉크 (I) 의 가압 충전이 개시된다. 이 때문에, 노즐 가드 (24) 및 공간 (S) 이 형성되어 있지 않은 경우 등, 공간 (S) 이 대기압과 같은 압력인 상태에서 잉크 (I) 를 긴 홈 (26) 에 가압 충전한 경우에 비해, 슬릿 (24c) 으로부터 공기가 연속적으로 유입되므로, 잉여 잉크 (Y) 가 슬릿 (24c) 으로부터 잘 누출되지 않는다. 또, 흡인구 (15a) 가 연속적으로 잉여 잉크 (Y) 를 배출하므로, 잉여 잉크 (Y) 가 공간 (S) (부압실 (R)) 에 고여 슬릿 (24c) 으로부터 흘러 넘치지도 않는다.

또, 부압실 (R) 로 한 상태에서, 가압 충전을 종료시켜, 부압실 (R) 로 액체가 유출되지 않게 되므로, 공간 (S) 을 복압시킨 후에 긴 홈 (26) 에 가압 충전을 종료시킨 경우에 비해, 잉여 잉크 (Y) 가 슬릿 (24c) 으로부터 잘 누출되지 않고, 또 슬릿 (24c) 으로부터 흘러 넘치지도 않는다. 이로써, 잉여 잉크 (Y) 에 의한 오염을 방지하면서 잉크 (I) 의 충전이 가능해지고, 충전 후의 잉크 (I) 의 토출을 안정시킬 수 있다.

(변형예)

이하, 도면을 사용하여 잉크젯 헤드 (10) 의 구체적인 변형예를 설명한다. 또한, 잉크젯 헤드 (10) 와 동일한 구성의 것에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.

도 10 은 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 잉크젯 헤드 (60) 를 나타낸 도면이다. 이 잉크젯 헤드 (60) 는, 부압실 (R) 의 저부 (r1) 에 2 개의 경사부 (61) 가 형성되어 있다.

경사부 (61) 는, 각각 단면이 직각 삼각형 형상인 삼각 기둥 부재로 이루어지고, 서로 직각을 형성하는 2 개의 직사각형 측면을 밀폐부 (24b) 에 맞닿게 함과 함께, 이 2 개의 직사각형 측면에 의해 구성되는 직각부를 밀폐부 (24b) 가 형성하는 2 개의 모서리부 중 일방에 맞닿게 하여 형성되고, 직각부와 대향하는 직사각형 측면이 흡인구 (15a) 에 수속되는 사면 (斜面) 을 구성하도록 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 부압실 (R) 의 하부의 폭 치수 (노즐 플레이트 (31) 의 표면에 평행하고 노즐 열 (31c) 에 수직인 방향에 있어서의 폭 치수) 가 흡인구 (15a) 를 향하여 점차 작아진다.

이와 같은 구성에 의하면, 부압실 (R) 의 하부에 도달한 잉여 잉크 (Y) 가, 폭 방향에 있어서 흡인구 (15a) 를 향하여 흘러가므로, 잉여 잉크 (Y) 를 흡인구 (15a) 로부터 흡인하기 쉬운 것으로 할 수 있다.

도 11 은 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 잉크젯 헤드 (70) 를 나타낸 도면이다. 이 잉크젯 헤드 (70) 는, 부압실 (R) 의 저부 (r1) 에 1 개의 경사부 (62) 가 형성되어 있다.

경사부 (62) 는, 이 경사부 (62) 는, 단면이 직각 삼각형 형상인 삼각 기둥 부재로 이루어지고, 천판부 (24a) 와 밀폐부 (24b) 가 형성하는 모서리부에 직각으로 형성된 모서리부를 맞닿게 하여 형성되고, 이 모서리부에 대향하는 사면이 흡인구 (15a) 에 수속되도록 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 노즐 플레이트 (31) 의 표면에 수직인 방향에 있어서 노즐 플레이트 (31) 와 천판부 (24a) 의 거리가 흡인구 (15a) 를 향하여 점차 작아진다.

이와 같은 구성에 의하면, 부압실 (R) 의 하부에 도달한 잉여 잉크 (Y) 가, 부압실 (R) 의 흡인구 개구 방향에 있어서 흡인구 (15a) 를 향하여 흘러가므로, 잉여 잉크 (Y) 를 흡인구 (15a) 로부터 흡인하기 쉬운 것으로 할 수 있다.

도 12(a) 는 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 잉크젯 헤드 (80) 를 나타낸 도면이다. 이 도 12(a) 에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드 (80) 의 노즐 가드 (24) 에는, 천판부 (24a) 에 부압실 (R) 측으로 움푹 패인 패임부 (24x) 가 형성되어 있다. 패임부 (24x) 는, 프레스 성형 (압연) 으로 형성한 것으로, 이 패임부 (24x) 의 저면에는 슬릿 (24c) 이 형성되어 있다. 이로써, 노즐 가드 (24) 가 상자체 (D) 와 접촉한 경우에도, 슬릿 (24c) 근방의 발수막 (24h) 이 상자체 (D) 와 접촉하는 확률을 저감시켜, 발수막 (24h) 이 박리되는 것을 방지할 수 있다.

도 12(b) 는 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 잉크젯 헤드 (90) 를 나타낸 도면이다. 이 도 12(b) 에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드 (90) 의 노즐 가드 (24) 에는, 부압실 (R) 측으로 돌출되고, 또한 슬릿 (24c) 을 고리형으로 둘러싸는 고리형 돌출벽 (24y) 이 형성되어 있다. 이로써, 잉크젯 헤드 (90) 의 노즐 토출구 (31b) 를 하방을 향하게 하여 상자체 (D) 에 잉크 (I) 를 토출하는 경우에 있어서, 부압실 (R) 을 복압시킨 후에 공간 (S) 에 잉여 잉크 (Y) 가 잔존한다 하더라도, 이 잉여 잉크 (Y) 가 내표면 (24e) 을 타고 슬릿 (24c) 에 도달하는 것을 저지하여, 슬릿 (24c) 으로부터 잉여 잉크 (Y) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

도 12(c) 는 잉크젯 헤드 (10) 의 변형예를 나타내는 잉크젯 헤드 (100) 를 나타낸 도면이다. 이 도 12(c) 에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드 (100) 의 노즐 가드 (24) 에는, 패임부 (24x) 와 고리형 돌출벽 (24y) 이 프레스 성형에 의해 형성되어 있다. 이로써, 발수막 (24h) 이 박리되는 것을 방지할 수 있음과 함께, 잉크젯 헤드 (100) 의 노즐 토출구 (31b) 를 하방을 향하게 하여 상자체 (D) 에 잉크 (I) 를 토출하는 경우, 슬릿 (24c) 으로부터 잉여 잉크 (Y) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 프레스 성형이면, 패임부 (24x) 와 고리형 돌출벽 (24y) 을 동시에 형성할 수 있어, 생산 효율이 양호한 것이 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서 나타낸 동작 순서, 또는 각 구성 부재의 여러 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 흡인 펌프 (16) 및 폐액 탱크 (E) 를 잉크젯 헤드 (10) 의 내부에 구비하는 구성으로 하였지만, 이와 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 흡인 펌프 (16) 와 폐액 탱크 (E) 를 잉크젯 헤드 (10) 의 외부에 형성하고, 예를 들어 잉크젯 기록 장치 (1) 에 탑재시켜도 된다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 노즐체 (23) 를 노즐 플레이트 (31) 와 노즐 캡 (32) 으로 구성하고, 노즐 캡 (32) 에 노즐 가드 (24) 의 고리형 단부 (24d) 를 피착시켰지만, 흡인구 (15a) 가 공간 (S) 으로 개구되는 것을 조건으로 하여, 노즐 플레이트 (31) 에 피착시켜도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 흡인구 (15a) 를 노즐 캡 (32) 에 형성한 배출 구멍 (32d) 에 끼워 삽입하는 구성으로 하였지만, 배출 구멍 (32d) 을 노즐 플레이트 (31) 나 노즐 가드 (24) 에 형성해도 되고, 배출 구멍 (32d) 에 흡인 유로 (15) 를 접속시켜, 이 배출 구멍 (32d) 을 흡인구로 해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 발수막 (24h) 을 불소 수지 코팅이나 테플론 (등록 상표) 도금에 의해 형성하였지만, 발수 시트를 첩부하거나 발수제를 도포하거나 해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 친수막 (24g) 을 티탄 코팅에 의해 형성하였지만, 금 도금을 실시해도 되고, 알칼리성 약품을 도포해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 잉크젯 헤드 (10) 를 고정시켜 잉크젯 기록 장치 (1) 를 구성하였지만, 잉크젯 헤드 (10) 를 가동 (可動) 시켜 잉크젯 기록 장치 (1) 를 구성할 수도 있다. 즉, 잉크젯 헤드 (10) 를 채용하면, 부압 흡인하기 위한 캡이 불필요해진 잉크젯 기록 장치를 실현할 수 있다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 잉크젯 헤드 (10) 의 노즐 열 (31c) 이 줄지어 형성된 방향을 중력 방향을 향하게 하고, 또 노즐 구멍 (31a) 의 개구 방향을 수평 방향을 향하게 하는 구성으로 하였지만, 이와 같은 설치 방향에 한정되지 않는다. 노즐 구멍 (31a) 의 개구 방향을 중력 방향을 향하게 하는 구성으로 해도 되고, 노즐 열 (31c) 의 연장 방향을 수평 방향을 향하게 하는 구성을 해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 초기 충전시 및 클리닝시에 흡인 펌프를 작동시켰지만, 인쇄시에 있어서도 노즐 구멍 (31a) 으로부터 잉크 (I) 가 떨어지는 경우가 있어, 이와 같은 잉크 (I) 를 회수해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 노즐 가드 (24) 와는 별도 부재인 경사부 (61, 62) 를 형성하였지만, 이 경사부 (61, 62) 를 형성하는 대신에 노즐 가드 (24) 의 내표면 (24e) 을 경사지게 형성하여 경사부로 해도 된다.

또, 경사부 (61) 와 경사부 (62) 를 중첩적으로 사용해도 된다. 즉, 하방을 향할수록 부압실 (R) 의 하부의 폭 치수 및 노즐 플레이트 (31) 와 천판부 (24a) 의 거리를 점차 작게 하는 부재를 형성해도 되고, 내표면 (24e) 을 이와 같은 형상으로 성형해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 패임부 (24x), 고리형 돌출벽 (24y) 을 프레스 성형에 의해 형성하였지만, 다른 가공법, 예를 들어, 절삭에 의해 형성해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서 헤드 칩 (20) 은, 도 6 및 도 7 에 기재한 바와 같이, 개방 구멍 (22c) 이 각 긴 홈 (26) 전체에 개구되어 있는 형태를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 긴 홈 (26) 1 개 간격으로 연통되는 슬릿을 잉크실 플레이트 (22) 에 형성하여, 잉크 (I) 가 도입되는 긴 홈 (26) 과 잉크 (I) 가 도입되지 않는 긴 홈 (26) 을 형성해도 된다. 이와 같은 형태를 채용함으로써, 예를 들어 도전성 잉크 (I) 였다 하더라도, 이웃하는 측벽 (27) 의 판 형상 전극 (28) 이 단락되지 않고, 독립적인 잉크 토출을 실현할 수 있다.

즉, 상기 서술한 실시형태에 있어서 기재한 헤드 칩은 형태를 한정한 것이 아니기 때문에 비도전성의 유성 잉크, 도전성의 수성 잉크, 솔벤트 잉크나 UV 잉크 등을 사용해도 상관없다. 이와 같이 액체 분사 헤드를 구성함으로써, 어떠한 성질의 잉크여도 구분하여 사용할 수 있다. 특히, 도전성을 갖는 잉크여도 문제 없이 이용할 수 있어, 액체 분사 기록 장치의 부가 가치를 높일 수 있다. 또한, 그 밖에는 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 잉크 (I) 를 토출하는 액추에이터로서, 전극이 형성된 세라믹 압전 플레이트 (21) 를 구비하도록 하였지만, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전기 열 변환 소자를 사용하여, 잉크 (I) 가 충전되어 있는 실내에 기포를 발생시키고, 그 압력에 의해, 잉크 (I) 를 토출하는 구성으로 해도 상관없다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 액체 분사 기록 장치의 일례로서, 잉크젯 프린터 (1) 를 예로 들어 설명하였지만, 프린터에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 팩스나 온 디맨드 인쇄기 등이어도 상관없다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 도 2 에 나타내는 구성과 같이, 흡인 펌프 (16) 에 의해 흡인된 잉여 잉크 (Y) 를 폐액 탱크 (E) 로 배출하는 것으로 하였지만, 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흡인 펌프 (16) 의 출구측 유로에 접속되는 구성을, 폐액 탱크가 아니라, 잉크 탱크 (51) 로 할 수도 있다. 즉, 흡인 펌프 (16) 에 의해 흡인된 잉여 잉크 (Y) 를 잉크 탱크 (51) 에 공급하고, 잉크 탱크 (51) 에서 잉크젯 헤드 (10) 로 잉크 (I) 로서 공급하는 형태로 해도 상관없다. 이와 같은 형태를 채용함으로써, 잉여 잉크 (Y) 를 잉크 (I) 로서 재이용할 수 있다.

또 이 구성에 추가하여, 잉여 잉크 (Y) 를 재이용할 때, 흡인 펌프 (16) 에서 잉크 탱크 (51) 로 통하는 유로에 필터 부재를 형성해도 상관없다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 잉여 잉크 (Y) 에 함유되는 불순물을 제거하여, 적절한 상태의 잉크를 잉크 탱크 (51) 에 공급할 수 있다.

또한, 잉여 잉크 (Y) 를 재이용할 때, 흡인 펌프 (16) 에서 잉크 탱크 (51) 로 통하는 유로에 탈기 장치를 형성해도 상관없다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 잉여 잉크 (Y) 에 포함되는 기포를 탈기시켜, 적절한 탈기 상태의 잉크를 잉크 탱크 (51) 에 공급할 수 있다.

단, 상기 서술한 이들 구성은, 반드시 사용해야만 하는 구성은 아니며, 액적 분사 기록 장치의 사양에 따라 적절히 사용되면 된다.

1 … 잉크젯 기록 장치 (액체 분사 기록 장치)
10, 60, 70, 80, 90, 100 … 잉크젯 헤드 (액체 분사 헤드)
12 … 액체 공급계
15 … 흡인 유로
15a … 흡인구
16 … 흡인 펌프 (흡인부)
21 … 세라믹 압전 플레이트 (액추에이터)
23 … 노즐체
24 … 노즐 가드
24a … 천판부
24b … 밀폐부
24c … 슬릿
24e … 내표면
24f … 외표면
24g … 친수막
24h … 발수막
24j … 하단부
24x … 패임부
24y … 고리형 돌출벽
26 … 긴 홈 (압력 발생실)
31a … 노즐 구멍
31b … 노즐 토출구 (노즐 분출구)
31c … 노즐 열
61, 62 … 경사부
r1 … 저부
I … 잉크 (제 1 액체)
R … 부압실
S … 공간 (내측 공간)
W … 세정액 (제 2 액체)

Claims (18)

1. 복수의 노즐 구멍으로 이루어지는 노즐 열 (列) 을 갖는 노즐체와, 상기 각 노즐 구멍과 쌍이 되어 그 노즐 구멍에 연통되는 복수의 압력 발생실과, 그 압력 발생실에 제 1 액체를 공급하는 액체 공급계와, 상기 압력 발생실에 인접 배치된 액추에이터를 구비하고,
   상기 액추에이터를 구동시켜 상기 압력 발생실을 가압하고, 그 압력 발생실 내의 상기 제 1 액체를 상기 노즐 구멍의 노즐 분사구로부터 분사시키는 액체 분사 헤드로서,
   상기 노즐 열을 덮도록 형성된 노즐 가드를 구비하고, 상기 노즐 가드는, 상기 노즐체의 표면으로부터 이간 배치되고 상기 노즐 열과 대향하는 슬릿이 형성된 천판부 (天板部) 와, 상기 천판부의 주연부 (周緣部) 와 상기 노즐체 사이를 밀폐하는 밀폐부와,
   상기 노즐 열의 하방에 흡인구가 개구되어 상기 노즐 가드의 내측 공간과 연통되는 흡인 유로를 구비하고,
   상기 흡인 유로에 접속되는 흡인부에 의해 상기 노즐 가드의 내측 공간을 부압실 (負壓室) 로 하고, 상기 노즐 구멍에서 상기 부압실 내로 흘러 넘친 상기 제 1 액체를 흡인하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡인구는, 상기 슬릿과 대향하지 않는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 흡인구는, 상기 부압실의 중력 방향 최하부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 슬릿은, 그 슬릿의 길이 방향을 중력 방향을 향하게 하여 형성됨과 함께, 하단부 (下端部) 가 원 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐 가드의 내측 하부에 상기 흡인구에 수속되는 경사부가 형성되고,
   상기 경사부에서는, 상기 노즐체의 표면에 평행하고 상기 노즐 열에 수직인 방향의 폭 치수가 상기 흡인구를 향하여 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐 가드의 내측 하부에 상기 흡인구에 수속되는 경사부가 형성되고,
   상기 경사부에서는, 상기 노즐체의 표면에 수직인 방향에 있어서의 상기 노즐체와의 거리가 상기 흡인구를 향하여 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐 가드의 표면 중, 적어도 외측으로 노출되는 외표면에 발수막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐 가드의 표면 중, 상기 부압실과 접하는 내표면에 친수막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐 가드의 상기 천판부에, 상기 부압실측으로 움푹 패인 패임부가 형성되고,
   상기 패임부의 저면 (底面) 에 상기 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 가드의 상기 천판부에, 상기 부압실측으로 돌출되고, 또한 상기 슬릿을 고리형으로 둘러싸는 고리형 돌출벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 액체 분사 헤드를 구비하고,
    상기 액체 공급계에 상기 제 1 액체를 공급할 수 있도록 구성된 액체 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 기록 장치.
12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 액체 분사 헤드를 구비하고,
    상기 액체 공급계에 상기 제 1 액체와 제 2 액체를 전환시켜 공급할 수 있도록 구성된 액체 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 기록 장치.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 부압실 내로 흘러 넘친 상기 제 1 액체를 흡인함으로써 회수하고, 상기 압력 발생실에 그 제 1 액체를 공급하는 재이용 액체 공급계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 분사 기록 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 재이용 액체 공급계에, 필터부 또는 탈기 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 분사 기록 장치.
15. 복수의 노즐 구멍으로 이루어지는 노즐 열 (列) 을 갖는 노즐체와, 상기 각 노즐 구멍과 쌍이 되어 그 노즐 구멍에 연통되는 복수의 압력 발생실과, 그 압력 발생실에 제 1 액체를 공급하는 액체 공급계와, 상기 압력 발생실에 인접 배치된 액추에이터를 구비하고,
    상기 액추에이터를 구동시켜 상기 압력 발생실을 가압하고, 그 압력 발생실 내의 상기 제 1 액체를 상기 노즐 구멍의 노즐 분사구로부터 분사시킴과 함께,
    상기 노즐 열을 덮도록 형성된 노즐 가드를 구비하고, 상기 노즐 가드는, 상기 노즐체의 표면으로부터 이간 배치되고 상기 노즐 열과 대향하는 슬릿이 형성된 천판부 (天板部) 와, 상기 천판부의 주연부 (周緣部) 와 상기 노즐체 사이를 밀폐하는 밀폐부와,
    상기 노즐 열의 하방에 흡인구가 개구되어 상기 노즐 가드의 내측 공간과 연통되는 흡인 유로를 구비하고,
    상기 흡인 유로에 접속되는 흡인부에 의해 상기 노즐 가드의 내측 공간을 부압실 (負壓室) 로 하고, 상기 노즐 구멍에서 상기 부압실 내로 흘러 넘친 상기 제 1 액체를 흡인하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법으로서,
    상기 흡인부에 의해 상기 부압실을 대기압보다 부압으로 한 상태에서, 상기 액체 공급계를 사용하여 상기 제 1 액체를 상기 압력 발생실까지 가압 충전하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 흡인부에 의해 상기 부압실을 대기압보다 부압으로 한 상태에서, 상기 가압 충전을 종료시키는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드의 액체 충전 방법.
17. 제 15 항에 기재된 액체 분사 기록 장치의 사용 방법으로서,
    상기 흡인부를 제 1 출력에 의해 동작시킴으로써, 상기 내측 공간을 부압실로 하고, 상기 흡인 유로를 통하여 상기 분사 구멍 열로부터 누출된 상기 액체를 흡인하는 액체 충전 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 분사 기록 장치의 사용 방법.
18. 제 15 항에 기재된 액체 분사 기록 장치의 사용 방법으로서,
    상기 흡인부를 제 1 출력에 의해 동작시킴으로써, 상기 내측 공간을 부압실로 하고, 상기 흡인 유로를 통하여 상기 분사 구멍 열로부터 누출된 상기 액체를 흡인하는 액체 충전 모드와,
    상기 흡인부를 상기 제 1 출력보다 작은 제 2 출력에 의해 동작시켜, 상기 분사 구멍 열로부터 피기록 매체에 상기 액체를 분사하여 상기 피기록 매체에 기록을 실시하는 통상 사용 모드를 전환 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 기록 장치의 사용 방법.

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