JP2005125669A - Head cartridge and liquid ejector - Google Patents

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Masato Ando
真人 安藤
Akihito Miyazaki
明仁 宮崎
Shota Nishi
正太 西
Takumi Namekawa
巧 滑川
Shigeyoshi Hirashima
滋義 平島
Masato Nakamura
正人 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent air from being entrained through a liquid ejection nozzle by reducing liquid suction pressure in a liquid circulation conduit when liquid is circulated between a liquid ejection head and a liquid tank by generating a negative pressure in the liquid ejection head. <P>SOLUTION: Ink 8 being fed from a plurality of ink ejection nozzles 27 formed in the nozzle surface 10 to a liquid chamber 9 in a print head 2 for ejecting ink is stored in an ink tank 3. Ink 8 is fed from the ink tank 3 through an ink supply conduit 4 to the print head 2 thence returned from the print head 2 through an ink circulation conduit 5 back to the ink tank 3. A negative pressure is generated in the print head 2 by driving a liquid feed pump 6 arranged on the ink circulation conduit 5 and ink is circulated between the print head 2 and the ink tank 3. Ink suction pressure in the ink circulation conduit 5 is reduced at a pressure regulating section 26 arranged on the ink circulation conduit 5 between the liquid feed pump 6 and the print head 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を対象物に吐出するヘッドカートリッジ及びそれを備えた液体吐出装置に関し、詳しくは、液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させる際に液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させて、液体吐出ノズルから空気を引き込むのを防止しようとするヘッドカートリッジ及び液体吐出装置に係るものである。   The present invention relates to a head cartridge that discharges a predetermined liquid to an object from a plurality of liquid discharge nozzles formed in the liquid discharge head, and a liquid discharge apparatus including the head cartridge, and more particularly, generates a negative pressure in the liquid discharge head. A head cartridge for reducing the suction pressure of the liquid flowing in the liquid recirculation conduit when circulating the liquid between the liquid discharge head and the liquid tank and preventing air from being drawn from the liquid discharge nozzle; The present invention relates to a liquid ejection device.

従来の液体吐出装置、例えばインクジェット方式のインクジェットプリンタは、プリントヘッド内の液室に設置された発熱素子や圧電素子などの吐出駆動手段にエネルギーを付与して、上記液室内のインク（所定の液体）をインク吐出ノズルからインク滴として吐出し、記録紙に付着させて印画を行うもので、装置単価が安いと共に、ランニングコストが低く、高画質且つ小型であることから、一般に広く普及している。   A conventional liquid ejecting apparatus, for example, an ink jet printer of an ink jet system, applies energy to ejection driving means such as a heat generating element and a piezoelectric element installed in a liquid chamber in a print head, and ink (predetermined liquid in the liquid chamber). ) Are ejected as ink droplets from ink ejection nozzles and attached to recording paper for printing, and the unit price is low, the running cost is low, the image quality is small, and it is generally widespread. .

そして、上記インクジェットプリンタは、ノズル面に形成された複数のインク吐出ノズルからインクを吐出するプリントヘッドと、このプリントヘッド内の液室に供給するインクを蓄えたインクタンクと、このインクタンクから上記プリントヘッドへインクを供給するインク供給管路と、上記プリントヘッドからインクタンクにインクを戻すインク還流管路と、上記プリントヘッドとインクタンクとの間でインクを循環させるための送液ポンプとを備えて成るヘッドカートリッジを、装置本体部に着脱可能な状態に保持している。   The inkjet printer includes a print head that ejects ink from a plurality of ink ejection nozzles formed on a nozzle surface, an ink tank that stores ink to be supplied to a liquid chamber in the print head, and the ink tank that An ink supply line for supplying ink to the print head, an ink reflux line for returning the ink from the print head to the ink tank, and a liquid feed pump for circulating the ink between the print head and the ink tank. The provided head cartridge is held in a removable state with respect to the apparatus main body.

このようなヘッドカートリッジにおいては、インク吐出ノズルから例えばピコリットルオーダーのインク滴を安定して吐出させる必要があるが、上記インク吐出ノズルが微細な孔径に形成されているので、様々な要因によりインクの吐出不良が生じて印画品質が低下することがあった。このような要因の一つとして、プリントヘッド内及びその近傍に混入する気泡がある。そして、インク供給管路内や液室内に気泡が混入すると、インク吐出ノズルから安定したインクの吐出ができないばかりか、インク不吐出を起こして印画不能に陥る場合がある。   In such a head cartridge, it is necessary to stably eject, for example, picoliters of ink droplets from the ink ejection nozzle. However, since the ink ejection nozzle is formed to have a fine hole diameter, the ink may be ejected due to various factors. In some cases, the print quality deteriorates due to the discharge failure. One such factor is air bubbles mixed in and near the print head. If air bubbles are mixed in the ink supply pipe or the liquid chamber, not only ink cannot be ejected stably from the ink ejection nozzle, but also ink non-ejection may occur and printing may become impossible.

上記プリントヘッド内及びその近傍への気泡の混入原因としては、該プリントヘッドに対して着脱可能とされたインクタンクを交換する際にその着脱口に入る空気の巻き込み、温度や圧力の変化によるインク中の溶存空気の析出、印画中又は印画停止中の振動や衝撃によるインク吐出ノズルからの気泡の混入、インクタンクとプリントヘッドとの間のインク流路を構成する管路部材からの空気の浸透などがある。   The reason why air bubbles are mixed in and in the vicinity of the print head is as follows: when the ink tank that is made detachable from the print head is replaced, the air entering the attachment / detachment opening, the ink due to the change in temperature and pressure, etc. Precipitation of dissolved air in the air, mixing of bubbles from the ink ejection nozzle due to vibration or impact during printing or printing stop, and permeation of air from the pipe member constituting the ink flow path between the ink tank and the print head and so on.

このようにして混入した気泡を除去するために、従来は、インクタンクとプリントヘッドとの間でインクを循環させることによって、プリントヘッド内の気泡を除去するようにしていた。例えば、第１の従来例としては、インクのメインタンクとプリントヘッドとの間にサブタンクを設け、回復ポンプによりサブタンク側からプリントヘッドに対してインクを送って、インクを循環させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。   In order to remove the air bubbles mixed in this way, conventionally, the air in the print head has been removed by circulating the ink between the ink tank and the print head. For example, as a first conventional example, a sub tank is provided between the main tank of ink and the print head, and the ink is circulated from the sub tank side to the print head by a recovery pump to circulate the ink. Yes (see, for example, Patent Document 1).

また、第２の従来例としては、インクタンクからのインク供給路及びプリントヘッドの液室内のインクを循環させるための循環ポンプをインク供給路上に設け、上記インクタンクとプリントヘッドとの間でインクを循環させ、且つ上記プリントヘッドの吐出口面に対して該吐出口面を密閉可能なヘッドキャップを当接し、このヘッドキャップ内を減圧してインクを吸引するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特許第２７３３２７７号公報（第３頁、第１６図） 特開平１０−１３８５１５号公報（第４頁、図１） As a second conventional example, an ink supply path from the ink tank and a circulation pump for circulating the ink in the liquid chamber of the print head are provided on the ink supply path, and the ink is supplied between the ink tank and the print head. And a head cap capable of sealing the discharge port surface against the discharge port surface of the print head, and the inside of the head cap is decompressed to suck ink (for example, Patent Document 2).
Japanese Patent No. 2733277 (page 3, FIG. 16) JP 10-138515 A (page 4, FIG. 1)

しかし、上記第１の従来例及び第２の従来例においては、いずれもポンプによりプリントヘッドに対して正圧を与えながらインクを循環させるものであり、このインク循環の際にプリントヘッドのインク吐出ノズルからはインクが漏れ出ることがあった。したがって、ノズル周辺が漏れ出たインクで汚れることがある。また、記録紙（例えばＡ４判）の一辺の幅にわたってノズル部材が長尺に形成されたフルラインタイプのプリントヘッドにおいては、ノズル数が多数となるので、インク吐出ノズルから押し出されるインク量が多くなって、インクが無駄に消費されて不経済であった。   However, in both the first conventional example and the second conventional example, the ink is circulated while applying a positive pressure to the print head by the pump, and the ink ejection of the print head is performed during the ink circulation. Ink sometimes leaked from the nozzles. Therefore, the periphery of the nozzle may be stained with the leaked ink. Further, in a full-line type print head in which the nozzle member is formed long across the width of one side of the recording paper (for example, A4 size), since the number of nozzles is large, the amount of ink pushed out from the ink ejection nozzle is large. As a result, the ink was wasted and it was uneconomical.

さらに、インク循環の際にノズルから漏れ出たインクに対応する手段が必要となるものであった。第１の従来例では、インク吸収体によって漏れ出たインクを吸い取っている。また、第２の従来例では、プリントヘッドの吐出口面にヘッドキャップを当接し、該ヘッドキャップで漏れ出たインクを吸引している。これらに対処して、漏れ出たインクを再利用するためのインク循環系を設けることも考えられるが、装置が大型化してコストアップとなる。   Furthermore, a means for dealing with ink leaking from the nozzles during ink circulation is required. In the first conventional example, ink leaked by the ink absorber is sucked. In the second conventional example, the head cap is brought into contact with the ejection port surface of the print head, and the leaked ink is sucked by the head cap. It is conceivable to deal with these problems and provide an ink circulation system for reusing the leaked ink, but the size of the apparatus increases and the cost increases.

そこで、本発明はこのような問題点に対処し、液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させる際に液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させて、液体吐出ノズルから空気を引き込むのを防止しようとするヘッドカートリッジ及び液体吐出装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention addresses such problems, and generates a negative pressure in the liquid discharge head to circulate the liquid between the liquid discharge head and the liquid tank. It is an object of the present invention to provide a head cartridge and a liquid ejection apparatus that reduce suction pressure to prevent air from being drawn from a liquid ejection nozzle.

上記目的を達成するために、本発明によるヘッドカートリッジは、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクと、この液体タンクから上記液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、上記液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるための液体循環手段と、この液体循環手段と上記液体吐出ヘッドとの間の液体還流管路上に配設された圧力調整部と、を備えて成り、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、上記圧力調整部により液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させるものである。   In order to achieve the above object, a head cartridge according to the present invention includes a liquid discharge head that discharges a predetermined liquid from a plurality of liquid discharge nozzles formed on a nozzle surface, and a liquid that is supplied to a liquid chamber in the liquid discharge head. A liquid tank that stores liquid, a liquid supply conduit that supplies liquid from the liquid tank to the liquid discharge head, a liquid return conduit that returns liquid from the liquid discharge head to the liquid tank, and a liquid return conduit that is disposed on the liquid return conduit. A liquid circulating means for circulating a liquid between the liquid discharge head and the liquid tank, and a pressure adjusting unit disposed on a liquid reflux line between the liquid circulation means and the liquid discharge head; The negative pressure is generated in the liquid discharge head by driving the liquid circulation means, the liquid is circulated between the liquid discharge head and the liquid tank, and the pressure adjusting unit Ri is intended to reduce the suction pressure of the liquid flowing through the liquid return line within.

このような構成により、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を液体タンクで蓄えておき、この液体タンクから液体供給管路で上記液体吐出ヘッドへ液体を供給し、この液体吐出ヘッドから液体還流管路で液体タンクに液体を戻し、この液体還流管路上に配設された液体循環手段の駆動により上記液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、上記液体循環手段と液体吐出ヘッドとの間の液体還流管路上に配設された圧力調整部により液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させる。   With such a configuration, the liquid supplied to the liquid chamber in the liquid discharge head that discharges a predetermined liquid from the plurality of liquid discharge nozzles formed on the nozzle surface is stored in the liquid tank, and the liquid supply pipe is supplied from the liquid tank. The liquid is supplied to the liquid discharge head by the path, the liquid is returned from the liquid discharge head to the liquid tank by the liquid reflux line, and the liquid circulation means disposed on the liquid return line is driven to drive the liquid discharge head. A negative pressure is generated in the liquid, and the liquid is circulated between the liquid discharge head and the liquid tank, and the liquid is adjusted by a pressure adjusting unit disposed on the liquid reflux line between the liquid circulation means and the liquid discharge head. Reduce the suction pressure of the liquid flowing in the reflux line.

また、本発明による液体吐出装置は、装置本体部にヘッドカートリッジを着脱可能な状態に保持し、該ヘッドカートリッジの液体吐出ヘッドに形成された各液体吐出ノズルから所定の液体を吐出してドット又はドット列を形成する液体吐出装置であって、上記ヘッドカートリッジは、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクと、この液体タンクから上記液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、上記液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるための液体循環手段と、この液体循環手段と上記液体吐出ヘッドとの間の液体還流管路上に配設された圧力調整部とを備え、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、上記圧力調整部により液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させるものである。   Further, the liquid ejection device according to the present invention holds the head cartridge in a detachable state on the apparatus main body, and ejects a predetermined liquid from each liquid ejection nozzle formed on the liquid ejection head of the head cartridge to produce dots or dots. A liquid discharge apparatus for forming a dot row, wherein the head cartridge supplies a liquid discharge head for discharging a predetermined liquid from a plurality of liquid discharge nozzles formed on a nozzle surface and a liquid chamber in the liquid discharge head. A liquid tank that stores the liquid to be stored, a liquid supply line that supplies liquid from the liquid tank to the liquid discharge head, a liquid return line that returns liquid from the liquid discharge head to the liquid tank, and a liquid return line on the liquid return line A liquid circulation means for circulating a liquid between the liquid discharge head and the liquid tank, and the liquid circulation means and the liquid discharge head. A pressure adjusting unit disposed on a liquid reflux pipe between the liquid discharge head and the liquid circulating means to drive to generate a negative pressure in the liquid discharge head so that the liquid is discharged between the liquid discharge head and the liquid tank. And the suction pressure of the liquid flowing in the liquid reflux pipe is reduced by the pressure adjusting unit.

このような構成により、装置本体部に着脱可能な状態に保持されたヘッドカートリッジにより、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を液体タンクで蓄えておき、この液体タンクから液体供給管路で上記液体吐出ヘッドへ液体を供給し、この液体吐出ヘッドから液体還流管路で液体タンクに液体を戻し、この液体還流管路上に配設された液体循環手段の駆動により上記液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、上記液体循環手段と液体吐出ヘッドとの間の液体還流管路上に配設された圧力調整部により液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させる。   With such a configuration, the head cartridge that is detachably attached to the apparatus main body supplies the liquid chamber in the liquid discharge head that discharges a predetermined liquid from a plurality of liquid discharge nozzles formed on the nozzle surface. Liquid is stored in a liquid tank, liquid is supplied from the liquid tank to the liquid discharge head via a liquid supply line, and the liquid is returned from the liquid discharge head to the liquid tank via a liquid return line. By driving the liquid circulation means disposed in the chamber, a negative pressure is generated in the liquid discharge head to circulate the liquid between the liquid discharge head and the liquid tank, and the liquid circulation means and the liquid discharge head The suction pressure of the liquid flowing in the liquid reflux pipe is reduced by the pressure adjusting unit disposed on the liquid reflux pipe.

請求項１に係るヘッドカートリッジによれば、液体吐出ヘッド内に正圧を発生させて液体をノズルから押し出すことなく、液体循環時のノズルからの液体漏れを防止すると共に、そのノズルからの空気の引き込みを防止して、液体に含まれる気泡を除去することができる。これにより、ノズル周辺が液体で汚れるのを防止できる。また、液体が無駄に消費されるのを防止できる。さらに、ノズルから漏れ出る液体に対応する手段が必要なく、装置の小型化、コスト低下を図ることができる。さらにまた、圧力調整部の圧力低減作用により、循環圧力が高い液体循環手段であっても使用することができ、装置設計の自由度を増すことができる。   According to the head cartridge of the first aspect, without generating a positive pressure in the liquid discharge head and pushing out the liquid from the nozzle, liquid leakage from the nozzle during liquid circulation is prevented and air from the nozzle is It is possible to prevent entrainment and remove bubbles contained in the liquid. Thereby, it can prevent that the nozzle periphery gets dirty with the liquid. Moreover, it is possible to prevent the liquid from being wasted. Furthermore, there is no need for means corresponding to the liquid leaking from the nozzle, and the apparatus can be reduced in size and cost. Furthermore, due to the pressure reducing action of the pressure adjusting section, even a liquid circulating means having a high circulating pressure can be used, and the degree of freedom in device design can be increased.

また、請求項２に係る発明によれば、液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることにより、所定の液体の消費に応じて液体タンクを交換することができる。したがって、ヘッドカートリッジを繰り返し使用することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the liquid tank can be attached to and detached from the liquid discharge head, the liquid tank can be exchanged according to consumption of a predetermined liquid. Therefore, the head cartridge can be used repeatedly.

さらに、請求項３に係る発明によれば、液体循環手段は、送液ポンプであることにより、簡単な構成で液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させることができる。   Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the liquid circulation means is a liquid feed pump, so that the liquid can be circulated between the liquid discharge head and the liquid tank with a simple configuration.

さらにまた、請求項４に係る発明によれば、圧力調整部は、液体還流管路の一部に、管径を細くした絞り部を着脱可能に取り付けたことにより、液体吐出ヘッドの液体吐出ノズルの孔径変更などの仕様変更に対応して、圧力調整部を交換可能とすることができる。   Furthermore, according to the invention of claim 4, the pressure adjusting part is detachably attached to a part of the liquid reflux conduit so that the throttle part having a narrow pipe diameter is detachable, whereby the liquid discharge nozzle of the liquid discharge head is provided. Corresponding to the specification change such as the hole diameter change, the pressure adjusting unit can be exchanged.

また、請求項５に係る発明によれば、圧力調整部は、液体還流管路の一部の管径を細くした絞り部を一体的に形成したことにより、設計上の仕様変更がない状態での部品点数を減らして構造を簡単とすることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the pressure adjusting unit is integrally formed with the narrowed part of the liquid reflux pipe with a reduced diameter, so that there is no change in design specifications. The number of parts can be reduced and the structure can be simplified.

さらに、請求項６に係る発明によれば、圧力調整部は、液体還流管路内を流れる液体の圧力を、液体吐出ヘッドの各液体吐出ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内の圧力に低減させることにより、各液体吐出ノズル内のメニスカスが破壊されることはなく、ノズルから気泡が混入するのを防止できる。   Further, according to the invention of claim 6, the pressure adjusting unit adjusts the pressure of the liquid flowing in the liquid reflux conduit so that the meniscus of the liquid formed in each liquid discharge nozzle of the liquid discharge head is maintained. By reducing the internal pressure, the meniscus in each liquid discharge nozzle is not destroyed, and bubbles can be prevented from being mixed from the nozzle.

さらにまた、請求項７に係る発明によれば、液体供給管路上に、液体吐出ヘッド内の負圧発生により内部の開閉弁が開いて液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給可能とするバルブ装置を設けることにより、液体吐出ヘッドの液体吐出ノズルから液体が吐出された際に、液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給可能とすることができる。また、液体吐出ヘッドの動作待機中又は液体タンクを外したときなどにおいて、圧力差により液体吐出ノズルから液体が漏れ出るのを防止できる。   Furthermore, according to the seventh aspect of the present invention, a valve device that enables supply of liquid from the liquid tank to the liquid discharge head by opening an internal on-off valve on the liquid supply pipe line due to the generation of negative pressure in the liquid discharge head. By providing the liquid, it is possible to supply the liquid from the liquid tank to the liquid discharge head when the liquid is discharged from the liquid discharge nozzle of the liquid discharge head. Further, it is possible to prevent the liquid from leaking from the liquid discharge nozzle due to a pressure difference when the liquid discharge head is waiting for operation or when the liquid tank is removed.

また、請求項８に係る発明によれば、液体循環手段の内部に、該液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けることにより、液体吐出ヘッドの動作待機中又は液体タンクを外したときなどにおいて、圧力差により液体吐出ノズルから液体が漏れ出るのを防止できる。   According to the eighth aspect of the invention, the operation of the liquid discharge head is awaited by providing the valve mechanism for preventing the backflow of the liquid from the liquid circulation means side to the liquid discharge head side inside the liquid circulation means. It is possible to prevent the liquid from leaking from the liquid discharge nozzle due to the pressure difference when the inside or the liquid tank is removed.

さらに、請求項９に係る発明によれば、液体還流管路上に、液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けることにより、液体吐出ヘッドの動作待機中又は液体タンクを外したときなどにおいて、圧力差により液体吐出ノズルから液体が漏れ出るのを防止できる。   Furthermore, according to the ninth aspect of the present invention, by providing a valve mechanism for preventing the back flow of the liquid from the liquid circulation means side to the liquid discharge head side on the liquid reflux conduit, When the liquid tank is removed, the liquid can be prevented from leaking from the liquid discharge nozzle due to the pressure difference.

また、請求項１０に係る発明によれば、液体吐出ヘッドは、その略中央部に液体供給口を備え、両端部に液体排出口を備えたことにより、液体吐出ヘッドの長さ方向においてその中央部から両端部までの動負圧損が殆どなく、安定して液体を循環させることができる。   According to the tenth aspect of the present invention, the liquid discharge head includes the liquid supply port at the substantially central portion and the liquid discharge ports at both end portions, so that the center of the liquid discharge head in the length direction of the liquid discharge head is provided. There is almost no dynamic negative pressure loss from the part to both ends, and the liquid can be circulated stably.

さらに、請求項１１に係る発明によれば、液体吐出ヘッドは、その一方の端部に液体供給口を備え、他方の端部に液体排出口を備えたことにより、構造を簡単として部品点数を減らし、組立工数を減らすことができる。また、液体循環時の液体吐出ヘッドの長さ方向における左右の流量バランスが損なわれることなく、安定して液体を循環させることができる。   According to the eleventh aspect of the invention, the liquid discharge head is provided with a liquid supply port at one end and a liquid discharge port at the other end, thereby simplifying the structure and reducing the number of parts. The number of assembly steps can be reduced. In addition, the liquid can be circulated stably without impairing the left and right flow rate balance in the length direction of the liquid ejection head during the liquid circulation.

そして、請求項１２に係る液体吐出装置によれば、液体吐出ヘッド内に正圧を発生させて液体をノズルから押し出すことなく、液体循環時のノズルからの液体漏れを防止すると共に、そのノズルからの空気の引き込みを防止して、液体に含まれる気泡を除去することができる。これにより、ノズル周辺が液体で汚れるのを防止できる。また、液体が無駄に消費されるのを防止できる。さらに、ノズルから漏れ出る液体に対応する手段が必要なく、装置の小型化、コスト低下を図ることができる。さらにまた、圧力調整部の圧力低減作用により、循環圧力が高い液体循環手段であっても使用することができ、装置設計の自由度を増すことができる。   According to the liquid discharge apparatus of the twelfth aspect, the liquid discharge head prevents the liquid from leaking from the nozzle without circulating the liquid from the nozzle by generating a positive pressure in the liquid discharge head, and from the nozzle. The air can be prevented from being drawn in, and bubbles contained in the liquid can be removed. Thereby, it can prevent that the nozzle periphery gets dirty with the liquid. Moreover, it is possible to prevent the liquid from being wasted. Furthermore, there is no need for means corresponding to the liquid leaking from the nozzle, and the apparatus can be reduced in size and cost. Furthermore, due to the pressure reducing action of the pressure adjusting section, even a liquid circulating means having a high circulating pressure can be used, and the degree of freedom in device design can be increased.

また、請求項１３に係る発明によれば、液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることにより、所定の液体の消費に応じて液体タンクを交換することができる。したがって、ヘッドカートリッジを繰り返し使用することができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, since the liquid tank can be attached to and detached from the liquid discharge head, the liquid tank can be exchanged according to consumption of a predetermined liquid. Therefore, the head cartridge can be used repeatedly.

さらに、請求項１４に係る発明によれば、液体循環手段は、送液ポンプであることにより、簡単な構成で液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させることができる。   Furthermore, according to the fourteenth aspect of the present invention, the liquid circulation means is a liquid feed pump, so that the liquid can be circulated between the liquid discharge head and the liquid tank with a simple configuration.

さらにまた、請求項１５に係る発明によれば、圧力調整部は、液体還流管路の一部に、管径を細くした絞り部を着脱可能に取り付けたことにより、液体吐出ヘッドの液体吐出ノズルの孔径変更などの仕様変更に対応して、圧力調整部を交換可能とすることができる。   Furthermore, according to the fifteenth aspect of the present invention, the pressure adjusting part is detachably attached to a part of the liquid reflux pipe so as to be detachable, so that the liquid discharge nozzle of the liquid discharge head is provided. Corresponding to the specification change such as the hole diameter change, the pressure adjusting unit can be exchanged.

また、請求項１６に係る発明によれば、圧力調整部は、液体還流管路の一部の管径を細くした絞り部を一体的に形成したことにより、設計上の仕様変更がない状態での部品点数を減らして構造を簡単とすることができる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, the pressure adjusting portion is integrally formed with the narrowed portion having a reduced diameter of a part of the liquid reflux conduit, so that there is no change in design specifications. The number of parts can be reduced and the structure can be simplified.

さらに、請求項１７に係る発明によれば、圧力調整部は、液体還流管路内を流れる液体の圧力を、液体吐出ヘッドの各液体吐出ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内の圧力に低減させることにより、各液体吐出ノズル内のメニスカスが破壊されることはなく、ノズルから気泡が混入するのを防止できる。   According to the seventeenth aspect of the present invention, the pressure adjusting unit adjusts the pressure of the liquid flowing in the liquid reflux conduit so that the meniscus of the liquid formed in each liquid discharge nozzle of the liquid discharge head is maintained. By reducing the internal pressure, the meniscus in each liquid discharge nozzle is not destroyed, and bubbles can be prevented from being mixed from the nozzle.

さらにまた、請求項１８に係る発明によれば、液体供給管路上に、液体吐出ヘッド内の負圧発生により内部の開閉弁が開いて液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給可能とするバルブ装置を設けることにより、液体吐出ヘッドの液体吐出ノズルから液体が吐出された際に、液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給可能とすることができる。また、液体吐出ヘッドの動作待機中又は液体タンクを外したときなどにおいて、圧力差により液体吐出ノズルから液体が漏れ出るのを防止できる。   Furthermore, according to the eighteenth aspect of the present invention, a valve device that enables supply of liquid from the liquid tank to the liquid discharge head by opening an internal opening / closing valve on the liquid supply pipe line due to generation of negative pressure in the liquid discharge head. By providing the liquid, it is possible to supply the liquid from the liquid tank to the liquid discharge head when the liquid is discharged from the liquid discharge nozzle of the liquid discharge head. Further, it is possible to prevent the liquid from leaking from the liquid discharge nozzle due to a pressure difference when the liquid discharge head is waiting for operation or when the liquid tank is removed.

また、請求項１９に係る発明によれば、液体循環手段の内部に、該液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けることにより、液体吐出ヘッドの動作待機中又は液体タンクを外したときなどにおいて、圧力差により液体吐出ノズルから液体が漏れ出るのを防止できる。   According to the nineteenth aspect of the present invention, the operation of the liquid discharge head is awaited by providing the valve mechanism for preventing the backflow of the liquid from the liquid circulation means side to the liquid discharge head side inside the liquid circulation means. It is possible to prevent the liquid from leaking from the liquid discharge nozzle due to the pressure difference when the inside or the liquid tank is removed.

さらに、請求項２０に係る発明によれば、液体還流管路上に、液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けることにより、液体吐出ヘッドの動作待機中又は液体タンクを外したときなどにおいて、圧力差により液体吐出ノズルから液体が漏れ出るのを防止できる。   Furthermore, according to the twentieth aspect of the present invention, a valve mechanism for preventing the backflow of the liquid from the liquid circulation means side to the liquid discharge head side is provided on the liquid reflux conduit, so that the liquid discharge head is on standby or When the liquid tank is removed, the liquid can be prevented from leaking from the liquid discharge nozzle due to the pressure difference.

また、請求項２１に係る発明によれば、液体吐出ヘッドは、その略中央部に液体供給口を備え、両端部に液体排出口を備えたことにより、液体吐出ヘッドの長さ方向においてその中央部から両端部までの動負圧損が殆どなく、安定して液体を循環させることができる。   According to the invention of claim 21, the liquid discharge head is provided with a liquid supply port at a substantially central portion thereof and with liquid discharge ports at both end portions thereof, so that the center of the liquid discharge head in the length direction of the liquid discharge head is provided. There is almost no dynamic negative pressure loss from the part to both ends, and the liquid can be circulated stably.

さらに、請求項２２に係る発明によれば、液体吐出ヘッドは、その一方の端部に液体供給口を備え、他方の端部に液体排出口を備えたことにより、構造を簡単として部品点数を減らし、組立工数を減らすことができる。また、液体循環時の液体吐出ヘッドの長さ方向における左右の流量バランスが損なわれることなく、安定して液体を循環させることができる。   Furthermore, according to the invention of claim 22, the liquid discharge head is provided with a liquid supply port at one end and a liquid discharge port at the other end, thereby simplifying the structure and reducing the number of parts. The number of assembly steps can be reduced. In addition, the liquid can be circulated stably without impairing the left and right flow rate balance in the length direction of the liquid ejection head during the liquid circulation.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるヘッドカートリッジの実施形態を示す断面図である。このヘッドカートリッジ１は、液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタにおいて吐出対象物である記録紙にインク滴を吐出する装置となるもので、プリントヘッド２と、インクタンク３と、インク供給管路４と、インク還流管路５と、送液ポンプ６と、バルブ装置７と、圧力調整部２６とを備えて成る。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a head cartridge according to the present invention. The head cartridge 1 is a device that ejects ink droplets onto a recording paper that is a discharge target in an ink jet printer as an example of a liquid ejection device. The print head 2, an ink tank 3, and an ink supply pipe 4 And an ink reflux line 5, a liquid feed pump 6, a valve device 7, and a pressure adjusting unit 26.

上記プリントヘッド２は、記録紙にインク（所定の液体）を吐出する液体吐出ヘッドとなるもので、内部に吐出すべきインク８を収容する共通液室９が構成されており、ノズル面を構成する薄板状のノズル部材１０には、多数のインク吐出ノズル（液体吐出ノズル）２７，２７，…が列状に形成されている。ここでは、一例として記録紙（例えばＡ４判）の一辺の幅にわたってノズル部材１０が長尺に形成されたフルラインタイプのプリントヘッド２を示しており、その上面の略中央部にインク供給口（液体供給口）１１を備え、両端部にインク排出口（液体排出口）１２ａ，１２ｂを備えている。   The print head 2 serves as a liquid discharge head that discharges ink (predetermined liquid) onto recording paper. The print head 2 includes a common liquid chamber 9 that accommodates ink 8 to be discharged, and forms a nozzle surface. The thin plate-like nozzle member 10 is formed with a large number of ink discharge nozzles (liquid discharge nozzles) 27, 27,. Here, as an example, a full line type print head 2 in which a nozzle member 10 is formed in a long length over the width of one side of a recording paper (for example, A4 size) is shown, and an ink supply port ( A liquid supply port) 11 and ink discharge ports (liquid discharge ports) 12a and 12b at both ends.

上記プリントヘッド２の上方には、インクタンク３が配置されている。このインクタンク３は、上記プリントヘッド２内の共通液室９に供給するインク８を蓄える液体タンクとなるもので、所定の容積の箱状に形成されており、天板に大気連通孔１３が穿設され、底板にはインク流出口１４が形成され、さらに側面にはインク還流口１５が形成されている。そして、これらのインク流出口１４及びインク還流口１５を、後述のインク供給管路４又はインク還流管路５との接続口として、上記インクタンク３がプリントヘッド２に対して着脱可能とされている。   An ink tank 3 is disposed above the print head 2. The ink tank 3 serves as a liquid tank for storing the ink 8 supplied to the common liquid chamber 9 in the print head 2 and is formed in a box shape having a predetermined volume. The air communication hole 13 is formed in the top plate. The ink outlet port 14 is formed on the bottom plate, and the ink reflux port 15 is formed on the side surface. The ink tank 3 can be attached to and detached from the print head 2 by using the ink outlet 14 and the ink reflux port 15 as connection ports with an ink supply channel 4 or an ink reflux channel 5 described later. Yes.

上記インクタンク３のインク流出口１４とプリントヘッド２のインク供給口１１との間には、インク供給管路４が接続されている。このインク供給管路４は、上記インクタンク３からプリントヘッド２へインク８を供給する液体供給管路となるもので、例えば柔軟性を有する樹脂チューブから成る。   An ink supply line 4 is connected between the ink outlet 14 of the ink tank 3 and the ink supply port 11 of the print head 2. The ink supply line 4 is a liquid supply line for supplying ink 8 from the ink tank 3 to the print head 2, and is made of, for example, a flexible resin tube.

また、上記プリントヘッド２の両端部のインク排出口１２ａ，１２ｂとインクタンク３のインク還流口１５との間には、インク還流管路５が接続されている。このインク還流管路５は、上記プリントヘッド２からインクタンク３にインク８を戻す液体還流管路となるもので、例えば柔軟性を有する樹脂チューブから成り、一方のインク排出口１２ａに接続された第１の還流管路５ａと、他方のインク排出口１２ｂに接続された第２の還流管路５ｂとを途中で管継手２８により接続して１本にまとめられている。   An ink return line 5 is connected between the ink discharge ports 12 a and 12 b at both ends of the print head 2 and the ink return port 15 of the ink tank 3. The ink reflux line 5 is a liquid reflux line for returning the ink 8 from the print head 2 to the ink tank 3, and is made of, for example, a flexible resin tube and connected to one ink discharge port 12a. The first reflux conduit 5a and the second reflux conduit 5b connected to the other ink discharge port 12b are connected to each other by a pipe joint 28 on the way.

さらに、上記インク還流管路５の途中には、送液ポンプ６が設けられている。この送液ポンプ６は、上記プリントヘッド２とインクタンク３との間でインク８を循環させるための液体循環手段となるもので、例えばチューブポンプ、ダイヤフラムポンプ又はピストンポンプなどから成り、仕様に応じて適当なものを選べばよい。そして、上記インクタンク３とインク供給管路４とプリントヘッド２とインク還流管路５と送液ポンプ６とで、図１において矢印で示す方向にインク８が循環するインク循環系を構成している。   Further, a liquid feed pump 6 is provided in the middle of the ink reflux pipe 5. The liquid feed pump 6 serves as a liquid circulation means for circulating the ink 8 between the print head 2 and the ink tank 3, and includes, for example, a tube pump, a diaphragm pump, a piston pump, or the like. Choose the right one. The ink tank 3, the ink supply line 4, the print head 2, the ink reflux line 5, and the liquid feed pump 6 constitute an ink circulation system in which the ink 8 circulates in the direction indicated by the arrow in FIG. Yes.

この場合、図１の実施形態では、インクタンク３内のインク８の液面とプリントヘッド２のノズル部材１０との高さの差Ｈにより、ノズル部材１０のインク吐出ノズル２７にはインクタンク３からの水頭圧が常にかかる。したがって、この水頭圧の作用により、プリントヘッド２の共通液室９内に収容されたインク８が自然に流れ出ることとなる。そこで、このインク８の流出に対処するため、上記インク供給管路４の途中にバルブ装置７が設けられている。このバルブ装置７は、通常状態では閉じており、プリントヘッド２内の負圧発生により内部の開閉弁が開いてインクタンク３からプリントヘッド２へインク８を供給可能とするものである。   In this case, in the embodiment of FIG. 1, the ink discharge nozzle 27 of the nozzle member 10 has the ink tank 3 due to the height difference H between the liquid level of the ink 8 in the ink tank 3 and the nozzle member 10 of the print head 2. The water head pressure from is always applied. Therefore, the ink 8 accommodated in the common liquid chamber 9 of the print head 2 naturally flows out by the action of the water head pressure. Therefore, a valve device 7 is provided in the middle of the ink supply pipe 4 in order to cope with the outflow of the ink 8. The valve device 7 is closed in a normal state, and an internal on-off valve is opened by generation of a negative pressure in the print head 2 so that ink 8 can be supplied from the ink tank 3 to the print head 2.

上記バルブ装置７の構成と動作を、図２及び図３を参照して説明する。図２はバルブ装置７内の開閉弁１６が閉じた状態を示し、図３は開閉弁１６が開いた状態を示している。まず、図２においては、図１に示すプリントヘッド２がインク吐出動作をしていない状態であり、プリントヘッド２へ向かうインク供給管路４に接続されたインク流出路１７内の圧力は定常状態となり、バルブ装置７の底面に形成された外部連通口１８にかかる大気圧と等しくなる。このとき、ダイヤフラム室１９内に張設されたダイヤフラム２０は中立状態となり、このダイヤフラム２０に上向きに植え付けられた弁シャフト２１の上端部に接続された開閉弁１６が、その上端面に介装されたコイルバネ２２の付勢力により下向きに押されて、インク流出路１７の流路１７ａを閉じる。これにより、インク室２４が遮断されて、図１に示す高さの差Ｈによる水頭圧があってもプリントヘッド２の共通液室９内に収容されたインク８が自然に流れ出ることはない。   The configuration and operation of the valve device 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a state in which the on-off valve 16 in the valve device 7 is closed, and FIG. 3 shows a state in which the on-off valve 16 is opened. First, in FIG. 2, the print head 2 shown in FIG. 1 is not performing the ink ejection operation, and the pressure in the ink outflow path 17 connected to the ink supply pipe 4 toward the print head 2 is in a steady state. Thus, it becomes equal to the atmospheric pressure applied to the external communication port 18 formed on the bottom surface of the valve device 7. At this time, the diaphragm 20 stretched in the diaphragm chamber 19 is in a neutral state, and the opening / closing valve 16 connected to the upper end portion of the valve shaft 21 planted upward in the diaphragm 20 is interposed in the upper end surface thereof. The ink spring 22 is pushed downward by the biasing force of the coil spring 22 to close the flow path 17 a of the ink outflow path 17. As a result, the ink chamber 24 is shut off, and the ink 8 contained in the common liquid chamber 9 of the print head 2 does not naturally flow out even when there is a hydraulic head pressure due to the height difference H shown in FIG.

次に、図２の開閉弁１６が閉じた状態において、図１に示すプリントヘッド２を動作させてインク吐出ノズル２７からインク８を吐出させると、プリントヘッド２側に負圧が発生して該プリントヘッド２へ向かうインク供給管路４に接続されたインク流出路１７内の圧力が低下する。これにより、そのインク流出路１７内の圧力が上記外部連通口１８にかかる大気圧よりも低くなり、この圧力差に応じてダイヤフラム室１９内のダイヤフラム２０が、図３に示すように上向きに弾性変形する。すると、上記ダイヤフラム２０に植え付けられた弁シャフト２１がコイルバネ２２の付勢力に抗して上昇し、その上端部の開閉弁１６も上昇してインク流出路１７の流路１７ａを開く。そして、図３においてインクタンク３からのインクが流れ込むインク供給管路４に接続されたインク流入路２３と前述のインク流出路１７とがインク室２４で連通して、該インク流出路１７内の圧力低下による吸引力で上記インク流入路２３からインク室２４へインク８が流入すると共に、インク室２４からインク流出路１７へインク８が流出する。これにより、図１に示すインクタンク３からプリントヘッド２へインク８を供給することができる。   Next, when the on-off valve 16 in FIG. 2 is closed, if the print head 2 shown in FIG. 1 is operated to discharge the ink 8 from the ink discharge nozzle 27, negative pressure is generated on the print head 2 side. The pressure in the ink outflow path 17 connected to the ink supply line 4 toward the print head 2 decreases. As a result, the pressure in the ink outflow passage 17 becomes lower than the atmospheric pressure applied to the external communication port 18, and the diaphragm 20 in the diaphragm chamber 19 is elastically upward as shown in FIG. Deform. Then, the valve shaft 21 planted in the diaphragm 20 rises against the urging force of the coil spring 22, and the opening / closing valve 16 at the upper end also rises to open the flow path 17 a of the ink outflow path 17. In FIG. 3, the ink inflow path 23 connected to the ink supply line 4 through which ink flows from the ink tank 3 and the ink outflow path 17 communicate with each other in the ink chamber 24. The ink 8 flows into the ink chamber 24 from the ink inflow path 23 by the suction force due to the pressure drop, and the ink 8 flows out of the ink chamber 24 into the ink outflow path 17. Thereby, the ink 8 can be supplied from the ink tank 3 shown in FIG. 1 to the print head 2.

次に、上記のようにしてインクタンク３からプリントヘッド２へインク８が供給されて、図３に示すインク流出路１７内の圧力が定常状態に戻ると、このインク流出路１７内の圧力と外部連通口１８にかかる大気圧とが等しくなって圧力差が無くなり、図２に示すように、ダイヤフラム２０がその復元力により下向きに弾性変形して中立状態に戻る。すると、コイルバネ２２の付勢力によって弁シャフト２１が下降し、その上端部の開閉弁１６も下降してインク流出路１７の流路１７ａを閉じる。これにより、インクタンク３からプリントヘッド２へのインク８の供給が停止される。   Next, when the ink 8 is supplied from the ink tank 3 to the print head 2 as described above and the pressure in the ink outflow path 17 shown in FIG. 3 returns to the steady state, the pressure in the ink outflow path 17 is The atmospheric pressure applied to the external communication port 18 becomes equal, and the pressure difference disappears. As shown in FIG. 2, the diaphragm 20 is elastically deformed downward by its restoring force and returns to the neutral state. Then, the valve shaft 21 is lowered by the urging force of the coil spring 22, and the on-off valve 16 at the upper end thereof is also lowered to close the flow path 17a of the ink outflow path 17. Thereby, the supply of the ink 8 from the ink tank 3 to the print head 2 is stopped.

以上のようにして、図１に示すバルブ装置７によって、プリントヘッド２のインク吐出ノズル２７からインク８を吐出する度に、上述したインクの供給動作が繰り返される。なお、図２及び図３において、符号２５は、プリントヘッド２側に発生する負圧に応じて開閉弁１６が開閉するタイミングを調節する調整ネジを示している。   As described above, the ink supply operation described above is repeated every time the ink 8 is ejected from the ink ejection nozzle 27 of the print head 2 by the valve device 7 shown in FIG. 2 and 3, reference numeral 25 denotes an adjustment screw that adjusts the timing at which the on-off valve 16 opens and closes according to the negative pressure generated on the print head 2 side.

また、図１において、前記プリントヘッド２と送液ポンプ６との間のインク還流管路５上には、圧力調整部２６が設けられている。この圧力調整部２６は、上記インク還流管路５内を流れるインク８の吸引圧力を低減させるもので、送液ポンプ６の吸引圧力が高いとインク循環時にプリントヘッド２のインク吐出ノズル２７から空気を引き込んでしまうことがあるので、該送液ポンプ６の吸引圧力を下げてインク吐出ノズル２７から空気を引き込まないようにするものである。   Further, in FIG. 1, a pressure adjusting unit 26 is provided on the ink reflux line 5 between the print head 2 and the liquid feed pump 6. The pressure adjusting unit 26 reduces the suction pressure of the ink 8 flowing in the ink reflux pipe 5. If the suction pressure of the liquid feed pump 6 is high, the air is discharged from the ink discharge nozzles 27 of the print head 2 when the ink is circulated. Therefore, the suction pressure of the liquid feed pump 6 is lowered so that air is not drawn from the ink discharge nozzles 27.

この圧力調整部２６の具体例としては、図４に示すように、インク還流管路５の一部に、管径を細くした絞り部２６ａを着脱可能に取り付けたものである。すなわち、インク還流管路５の途中を切断して還流管路５1と還流管路５2とに分け、金属又は硬質合成樹脂等の材料で中心軸部の孔４５をインク還流管路５の管径よりも細く形成した絞り部２６ａを構成し、この絞り部２６ａを上記二つの還流管路５1と還流管路５2の管径内部に挿入して該両者を接続している。これにより、インク還流管路５の一部の流路を上記絞り部２６ａで絞り、内部を流れるインク８の吸引圧力を低減させることができる。そして、この絞り部２６ａは一つの部品として着脱可能とされており、仕様変更に対応して孔４５の径の異なるものと交換できるようになっている。 As a specific example of the pressure adjusting portion 26, as shown in FIG. 4, a throttle portion 26a having a reduced tube diameter is detachably attached to a part of the ink reflux conduit 5. That is, by cutting the middle of the ink return line 5 divided into a return line 5 1 and return line 5 2, the holes 45 of the central shaft portion of a material such as metal or hard synthetic resin of the ink return line 5 configure the thin-formed aperture portions 26a than the pipe diameter, connects the both said person the throttle portion 26a is inserted into the tube-diameter portion of the return line 5 2 and the two return line 5 1. Thereby, a part of the flow path of the ink reflux pipe 5 can be throttled by the throttle part 26a, and the suction pressure of the ink 8 flowing inside can be reduced. The throttle portion 26a is detachable as a single component, and can be exchanged for one having a different diameter of the hole 45 in accordance with the specification change.

図５は、圧力調整部２６の他の具体例を示す説明図である。この例は、同じくインク還流管路５を還流管路５1と還流管路５2とに分け、金属又は硬質合成樹脂等の材料から成る棒状部材の長手方向の一側面にインク還流管路５の管径よりも浅い溝４６を形成した絞り部２６ｂを構成し、この絞り部２６ｂを上記二つの還流管路５1と還流管路５2の管径内部に挿入して該両者を接続している。これにより、インク還流管路５の一部の流路を上記絞り部２６ｂで絞り、内部を流れるインク８の吸引圧力を低減させることができる。そして、この絞り部２６ｂは着脱可能とされており、仕様変更に対応して溝４６の深さの異なるものと交換できるようになっている。なお、インク還流管路５を還流管路５1と還流管路５2とに切断せずに連続したままで、一方の端部側から上記絞り部２６ｂを挿入してもよい。この絞り部２６ｂの場合は、図４に示す絞り部２６ａの孔４５の加工に比べて、加工が容易でコストが安い溝加工により構成することができる点が有利である。また、上記の溝４６の加工により、さらに微細な流路を容易に加工できる。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing another specific example of the pressure adjusting unit 26. This example also divided ink return line 5 to a return line 5 1 and return line 5 2, the ink return line 5 in the longitudinal direction of one side of the bar-like member made of a material such as metal or hard plastic of to the throttle unit 26b formed with shallow grooves 46 than the tube diameter, connected to both said person the aperture portion 26b is inserted into the tube-diameter portion of the return line 5 2 and the two return line 5 1 ing. Thereby, a part of the flow path of the ink reflux pipe 5 is throttled by the throttle part 26b, and the suction pressure of the ink 8 flowing inside can be reduced. The throttle portion 26b is detachable and can be replaced with one having a different depth of the groove 46 in accordance with the specification change. Incidentally, while continuously without cutting the ink return line 5 to a return line 5 1 and return line 5 2, may be inserted the diaphragm portion 26b from one end portion side. In the case of the narrowed portion 26b, it is advantageous in that it can be formed by groove processing that is easy to process and inexpensive as compared with the processing of the hole 45 of the narrowed portion 26a shown in FIG. Further, by processing the groove 46, a finer flow path can be easily processed.

図６は、圧力調整部２６の更に他の具体例を示す説明図である。この例は、インク還流管路５の一部の管径を細くした絞り部２６ｃを一体的に形成したものである。すなわち、インク還流管路５の途中の孔４７の径を細く形成して絞り部２６ｃを構成したものである。これにより、インク還流管路５の一部の流路を上記絞り部２６ｃで絞り、内部を流れるインク８の吸引圧力を低減させることができる。この場合は、設計上の仕様変更がない状態での部品点数を減らして構造を簡単とすることができる。   FIG. 6 is an explanatory view showing still another specific example of the pressure adjusting unit 26. In this example, a narrowed portion 26c in which a part of the diameter of the ink reflux pipe 5 is made thin is integrally formed. That is, the diameter of the hole 47 in the middle of the ink reflux pipe 5 is formed to be narrow and the throttle part 26c is configured. Thereby, a part of the flow path of the ink reflux pipe 5 is throttled by the throttle part 26c, and the suction pressure of the ink 8 flowing inside can be reduced. In this case, it is possible to simplify the structure by reducing the number of parts in a state where there is no change in design specifications.

次に、このように構成されたヘッドカートリッジ１において、インク８に含まれる気泡を除去するためのインク循環の動作について、図１を参照して説明する。このようなインク循環の動作は、そのヘッドカートリッジ１がセットされたインクジェットプリンタの起動時（電源投入時）、印画開始前、又は記録紙に所定の枚数印画するごと、或いは所定時間経過ごと、などに実行される。   Next, an ink circulation operation for removing bubbles contained in the ink 8 in the head cartridge 1 configured as described above will be described with reference to FIG. Such an ink circulation operation is performed when the ink jet printer in which the head cartridge 1 is set is started (when power is turned on), before printing starts, every time a predetermined number of sheets are printed on a recording sheet, or when a predetermined time elapses. To be executed.

まず、前記インク還流管路５の途中に設けられた送液ポンプ６を駆動する。すると、インク還流管路５内のインク８が矢印Ａのように吸引されて、プリントヘッド２の両端部のインク排出口１２ａ，１２ｂから第１及び第２の還流管路５ａ，５ｂを介して該プリントヘッド２内のインク８も吸引されて送液ポンプ６に向かって流れる。そして、この送液ポンプ６の駆動により、インク還流口１５からインクタンク３内に矢印Ｂのようにインク８が送られる。これにより、プリントヘッド２のインク排出口１２ａ，１２ｂからインク還流管路５を介して、インクタンク３に向けてインク８が流れ始める。   First, the liquid feed pump 6 provided in the middle of the ink reflux pipe 5 is driven. Then, the ink 8 in the ink reflux line 5 is sucked as indicated by an arrow A, and the ink discharge ports 12a and 12b at both ends of the print head 2 are passed through the first and second return lines 5a and 5b. The ink 8 in the print head 2 is also sucked and flows toward the liquid feed pump 6. Then, by driving the liquid feed pump 6, the ink 8 is sent from the ink reflux port 15 into the ink tank 3 as indicated by the arrow B. As a result, the ink 8 starts to flow from the ink discharge ports 12 a and 12 b of the print head 2 to the ink tank 3 through the ink reflux conduit 5.

次に、このようにしてプリントヘッド２内からインク８が流れ出ることにより、共通液室９内の圧力が下がる。すると、図３を参照して説明したように、バルブ装置７内の開閉弁１６が開いて、インクタンク３内のインク８が矢印Ｃのようにバルブ装置７に向けて流れ、インク供給管路４内を矢印Ｄのように流れて、中央部のインク供給口１１から矢印Ｅのようにプリントヘッド２内へ流れ込む。これにより、上記送液ポンプ６の駆動により、プリントヘッド２内のインク８が矢印Ａのように吸引されて矢印Ｂのようにインクタンク３へ流れ、インクタンク３内のインク８が矢印Ｃ，Ｄ，Ｅのようにプリントヘッド２へ流れて、プリントヘッド２とインクタンク３との間でインク８が循環する。   Next, the ink 8 flows out of the print head 2 in this way, whereby the pressure in the common liquid chamber 9 decreases. Then, as described with reference to FIG. 3, the on-off valve 16 in the valve device 7 is opened, and the ink 8 in the ink tank 3 flows toward the valve device 7 as indicated by an arrow C, and the ink supply pipe line 4 flows in the direction of the arrow D, and flows into the print head 2 from the center ink supply port 11 as shown by the arrow E. Thus, by driving the liquid feed pump 6, the ink 8 in the print head 2 is sucked as indicated by the arrow A and flows to the ink tank 3 as indicated by the arrow B, and the ink 8 in the ink tank 3 is indicated by the arrows C, D and E flow to the print head 2 and the ink 8 circulates between the print head 2 and the ink tank 3.

このとき、プリントヘッド２内では、その中央部から両端部に向けて矢印Ｅ1，Ｅ2のように流れるインク循環となるので、該プリントヘッド２内に存在する気泡が両端部のインク排出口１２ａ，１２ｂからインク還流管路５内へ追いやられてインク還流口１５からインクタンク３内に入り、天板に穿設された大気連通孔１３から空気中に放出される。これにより、インク８に含まれる気泡が除去される。 At this time, in the print head 2, the ink flows as indicated by arrows E 1 and E 2 from the central portion toward both ends, so that bubbles present in the print head 2 are discharged from the ink discharge ports at both ends. 12a and 12b are driven into the ink recirculation pipe 5 and enter the ink tank 3 through the ink recirculation port 15, and are discharged into the air from the air communication hole 13 formed in the top plate. Thereby, bubbles contained in the ink 8 are removed.

この場合のインク循環は、送液ポンプ６の駆動によりプリントヘッド２内のインク８を吸引する負圧方式であるので、従来のプリントヘッド内にインクを注入する正圧方式とは異なり、上記プリントヘッド２のインク吐出ノズル２７からインク８が漏れ出ることはない。したがって、ノズル周辺がインク８で汚れるのを防止できると共に、インク８が無駄に消費されるのを防止できる。また、ノズルから漏れ出るインク８に対応する手段が必要なく、装置の小型化、コスト低下を図ることができる。   In this case, the ink circulation is a negative pressure method in which the ink 8 in the print head 2 is sucked by driving the liquid feed pump 6, and therefore, unlike the positive pressure method in which the ink is injected into the conventional print head, The ink 8 does not leak from the ink discharge nozzle 27 of the head 2. Therefore, it is possible to prevent the periphery of the nozzle from being stained with the ink 8 and to prevent the ink 8 from being wasted. Further, there is no need for means corresponding to the ink 8 leaking from the nozzle, and the apparatus can be reduced in size and cost.

ここで、本発明による負圧方式のインク循環においては、送液ポンプ６の駆動によるインク８の吸引圧力が強すぎると、プリントヘッド２のインク吐出ノズル２７から空気を引き込んで気泡が混入し、逆にインク不吐出の原因を作ってしまうことがある。そのため、上記送液ポンプ６とプリントヘッド２との間のインク還流管路５上に配設された圧力調整部２６により、そのインク還流管路５内を流れるインク８の吸引圧力を低減させるようにしている。すなわち、上記圧力調整部２６の作用により、インク還流管路５内を流れるインク８の圧力を、プリントヘッド２の各インク吐出ノズル２７内に形成されるインクのメニスカスが維持される範囲内の圧力とすればよい。   Here, in the negative pressure type ink circulation according to the present invention, if the suction pressure of the ink 8 by the drive of the liquid feed pump 6 is too strong, air is drawn from the ink discharge nozzles 27 of the print head 2 and bubbles are mixed. Conversely, it may cause the cause of non-ejection of ink. Therefore, the pressure adjusting unit 26 disposed on the ink reflux line 5 between the liquid feed pump 6 and the print head 2 is used to reduce the suction pressure of the ink 8 flowing in the ink reflux line 5. I have to. That is, the pressure of the ink 8 flowing in the ink return pipe 5 is set to a pressure within a range in which the ink meniscus formed in each ink discharge nozzle 27 of the print head 2 is maintained by the action of the pressure adjusting unit 26. And it is sufficient.

一般的に、あるノズル面積を有するノズル内に液体を張った際に、そのノズル内のメニスカスが保持される圧力Ｐは、
Ｐ＝液体の表面張力×ノズル周長×cos(液体のノズル内壁への接触角)÷ノズル面積
で表される。いま、インク８の表面張力をγ、インク８のノズル内壁への接触角をθ、ノズル径をｄとすると、プリントヘッド２のインク吐出ノズル２７内のメニスカスが保持される圧力Ｐは、
Ｐ＝４γcosθ／ｄ
となる。 Generally, when a liquid is stretched in a nozzle having a certain nozzle area, the pressure P at which the meniscus in the nozzle is held is:
P = Liquid surface tension × Nozzle circumference × cos (contact angle of liquid to inner wall of nozzle) ÷ Nozzle area. Assuming that the surface tension of the ink 8 is γ, the contact angle of the ink 8 to the inner wall of the nozzle is θ, and the nozzle diameter is d, the pressure P at which the meniscus in the ink discharge nozzle 27 of the print head 2 is held is
P = 4γ cos θ / d
It becomes.

例えば、一実施例として、ノズル径ｄを１７μmとし、インク８の表面張力γを３０mN/mとし、接触角θを５°程度とすると、メニスカスが保持される圧力Ｐは、約740mmH2Oとなる。この場合は、インク吐出ノズル２７内のメニスカスにおいて、送液ポンプ６の駆動によるインク還流管路５内の負圧が約740mmH2O以下であるならば、そのメニスカスが引き込まれず、気泡がプリントヘッド２内に混入することはない。 For example, as an example, if the nozzle diameter d is 17 μm, the surface tension γ of the ink 8 is 30 mN / m, and the contact angle θ is about 5 °, the pressure P at which the meniscus is held is about 740 mmH 2 O. Become. In this case, in the meniscus in the ink discharge nozzle 27, if the negative pressure in the ink reflux line 5 by driving the liquid feed pump 6 is about 740 mmH 2 O or less, the meniscus is not drawn and bubbles are generated in the print head. 2 is not mixed.

図７は、本発明のヘッドカートリッジ１を用いてインク８を吐出し印画する状態におけるインクの流れを示す説明図である。印画の際は、図２及び図３で説明したバルブ装置７の動作により、インク８の吐出によるプリントヘッド２内の負圧発生により内部の開閉弁１６が開いて、インク供給管路４を介してインクタンク３からプリントヘッド２へインク８が矢印Ｃ，Ｄ，Ｅのように供給され、個々のインク吐出ノズル２７に対応する液室に設置された発熱素子や圧電素子などの吐出駆動手段の駆動により、各インク吐出ノズル２７からインク滴２９，２９，…として吐出し、記録紙に付着させて印画を行う。このとき、プリントヘッド２のインク吐出ノズル２７からインク滴２９を吐出する度に、バルブ装置７の開閉弁１６が開いて、インクタンク３から矢印Ｃ，Ｄ，Ｅのようにインク８の供給動作が繰り返される。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the flow of ink in a state where ink 8 is ejected and printed using the head cartridge 1 of the present invention. At the time of printing, the valve device 7 described with reference to FIGS. 2 and 3 causes the internal opening / closing valve 16 to open due to the generation of negative pressure in the print head 2 due to the discharge of the ink 8, and the ink supply pipe 4 is used. Ink 8 is supplied from the ink tank 3 to the print head 2 as indicated by arrows C, D, and E, and discharge driving means such as heating elements and piezoelectric elements installed in the liquid chambers corresponding to the individual ink discharge nozzles 27 are provided. The ink is ejected from each ink ejection nozzle 27 as ink droplets 29, 29,... At this time, every time the ink droplet 29 is ejected from the ink ejection nozzle 27 of the print head 2, the opening / closing valve 16 of the valve device 7 is opened, and the ink 8 is supplied from the ink tank 3 as indicated by arrows C, D, E. Is repeated.

図７に示す印画動作において、送液ポンプ６側からプリントヘッド２側にインク８が逆流しないようにするため、上記送液ポンプ６内にはインクの逆流を防止する弁機構、例えば逆止弁を備えている。なお、送液ポンプ６内に逆止弁を備えていない場合は、図８に示すように、送液ポンプ６とプリントヘッド２との間のインク還流管路５上に逆止弁４８を設ければよい。この逆流防止の弁機構は、印画動作時には閉となり、インク循環時には開となるもので、電磁弁などを使用してもよいし、管路内のインク８の圧力に応じて受動的な開閉動作をするメカニカル弁、例えばいわゆるダックビル弁などを使用してもよい。なお、上記逆止弁４８は、送液ポンプ６と圧力調整部２６との間に設けてもよい。   In the printing operation shown in FIG. 7, in order to prevent the ink 8 from flowing back from the liquid feeding pump 6 side to the print head 2 side, a valve mechanism for preventing the ink from flowing back in the liquid feeding pump 6, for example, a check valve It has. If the check pump is not provided in the liquid feed pump 6, a check valve 48 is provided on the ink return line 5 between the liquid feed pump 6 and the print head 2, as shown in FIG. Just do it. This backflow prevention valve mechanism is closed during the printing operation and opened during the ink circulation, and an electromagnetic valve or the like may be used, or a passive opening / closing operation depending on the pressure of the ink 8 in the pipe line. For example, a mechanical valve such as a so-called duckbill valve may be used. The check valve 48 may be provided between the liquid feed pump 6 and the pressure adjusting unit 26.

また、上記の逆流防止の弁機構は、印画待機中、或いはインクタンク３を外したときにおいても必要である。印画待機中は、インクタンク３とプリントヘッド２との高さの差Ｈによりプリントヘッド２のインク吐出ノズル２７には水頭圧が常にかかっており、また、インクタンク３を外したときは、該インクタンク３への接続口（インク還流口１５の部位）は大気に開放されて大気圧がかかるため、上記逆流防止の弁機構がない限り、プリントヘッド２のインク吐出ノズル２７からインク８が漏れ出ることになるからである。   The above-described valve mechanism for preventing the backflow is also required during printing standby or when the ink tank 3 is removed. During printing standby, the water head pressure is always applied to the ink discharge nozzles 27 of the print head 2 due to the height difference H between the ink tank 3 and the print head 2, and when the ink tank 3 is removed, Since the connection port to the ink tank 3 (part of the ink recirculation port 15) is opened to the atmosphere and atmospheric pressure is applied, the ink 8 leaks from the ink discharge nozzle 27 of the print head 2 unless the valve mechanism for preventing backflow is provided. Because it will come out.

図９は、本発明のヘッドカートリッジの他の実施形態を示す断面図である。この実施形態は、プリントヘッド２が、その一方の端部にインク供給口１１を備え、他方の端部にインク排出口１２を備えており、一方のインク供給口１１にインクタンク３から延びるインク供給管路４を接続し、他方のインク排出口１２にインクタンク３へ戻るインク還流管路５を接続したものである。そして、インク８に含まれる気泡を除去するための負圧方式によるインク循環時のインク８の流れは、矢印Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅのようになる。この場合は、図１に示す実施形態に比べて構造が簡単となり、部品点数が減って、組立工数を減らすことができる。また、プリントヘッド２内においては一方のインク供給口１１側から他方のインク排出口１２側に向かう一方向のインク８の流れとなるので、インク循環時のヘッド長さ方向における左右の流量バランスが損なわれることなく、安定してインクが循環する。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the head cartridge of the present invention. In this embodiment, the print head 2 includes an ink supply port 11 at one end thereof, and an ink discharge port 12 at the other end, and the ink extending from the ink tank 3 to the one ink supply port 11. The supply line 4 is connected, and the other ink discharge port 12 is connected to the ink reflux line 5 that returns to the ink tank 3. Then, the flow of the ink 8 during the circulation of the ink by the negative pressure method for removing bubbles contained in the ink 8 is as indicated by arrows A → B → C → D → E. In this case, the structure is simplified compared to the embodiment shown in FIG. 1, the number of parts is reduced, and the number of assembly steps can be reduced. Further, in the print head 2, the ink 8 flows in one direction from the one ink supply port 11 side to the other ink discharge port 12 side, so that the left and right flow rate balance in the head length direction during ink circulation is balanced. The ink circulates stably without being damaged.

なお、以上の説明では、プリントヘッド２は、記録紙の一辺の幅にわたってノズル部材１０が長尺に形成されたフルラインタイプのものとしたが、本発明はこれに限られず、ノズル部材１０が記録紙の一辺の幅よりも短く形成されて記録紙の幅方向に往復移動するシリアルタイプのものであっても同様に適用できる。また、図１において、インクタンク３がプリントヘッド２の下方に配置されている場合は、バルブ装置７は省略してもよい。   In the above description, the print head 2 is a full-line type in which the nozzle member 10 is formed to be long over the width of one side of the recording paper. However, the present invention is not limited to this, and the nozzle member 10 The present invention is also applicable to a serial type that is formed shorter than the width of one side of the recording paper and reciprocates in the width direction of the recording paper. In FIG. 1, when the ink tank 3 is disposed below the print head 2, the valve device 7 may be omitted.

次に、本発明による液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を、図１０及び図１１を参照して説明する。このインクジェットプリンタ３０は、前述のヘッドカートリッジ１にて吐出対象物である記録紙の所定位置にインク滴を吐出して画像を形成するものであり、プリンタ本体部３１と、ヘッドカートリッジ１と、記録紙トレイ３２とを備えている。   Next, an embodiment of an ink jet printer as an example of a liquid ejection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. This ink jet printer 30 forms an image by ejecting ink droplets onto a predetermined position of a recording paper, which is an ejection target, with the head cartridge 1 described above. The printer main body 31, the head cartridge 1, the recording And a paper tray 32.

上記プリンタ本体部３１は、装置本体部として記録紙に対して適正に印画を行わせるための記録紙搬送機構部や電気回路部を内部に納めたものであり、上面にはヘッドカートリッジ１を収納する収納部３３が開口されており、その上端部には該収納部３３を開閉する上蓋３４が設けられている。また、プリンタ本体部３１の前面下部には、後述の記録紙トレイ３２を装着するためのトレイ挿入口３５が設けられている。なお、このトレイ挿入口３５は記録紙の排紙口も兼ねている。また、このプリンタ本体部３１の前面上部には、インクジェットプリンタ３０の全体動作の状態を表示する表示パネル３１ａが設けられている。   The printer main body 31 houses a recording paper transport mechanism and an electric circuit for proper printing on the recording paper as an apparatus main body, and houses the head cartridge 1 on the upper surface. A storage portion 33 is opened, and an upper lid 34 for opening and closing the storage portion 33 is provided at an upper end portion thereof. In addition, a tray insertion opening 35 for mounting a recording paper tray 32 described later is provided at the lower front portion of the printer main body 31. The tray insertion port 35 also serves as a recording paper discharge port. Further, a display panel 31 a for displaying an overall operation state of the ink jet printer 30 is provided on the upper front surface of the printer main body 31.

上記プリンタ本体部３１の収納部３３には、前述の図１〜図９のように構成されたヘッドカートリッジ１が矢印Ｚのように収納されて、着脱可能な状態に保持されている。このヘッドカートリッジ１は、ノズル面に形成された複数のインク吐出ノズル２７からインクを吐出するプリントヘッド２と、このプリントヘッド２内の液室に供給する例えばイエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫの４色のインクタンク３とを備えている。なお、上記プリントヘッド２の下面側にはヘッドキャップ４１が装着されている。ここでは、一例として記録紙（例えばＡ４判）の一辺の幅にわたってノズル部材が長尺に形成されたフルラインタイプのプリントヘッド２を示している。   In the storage portion 33 of the printer main body 31, the head cartridge 1 configured as shown in FIGS. 1 to 9 is stored as indicated by an arrow Z and is held in a detachable state. The head cartridge 1 includes a print head 2 that discharges ink from a plurality of ink discharge nozzles 27 formed on the nozzle surface, and, for example, yellow Y, magenta M, cyan C, and black supplied to a liquid chamber in the print head 2. And four ink tanks K of four colors. A head cap 41 is attached to the lower surface side of the print head 2. Here, as an example, a full-line type print head 2 in which a nozzle member is formed in a long length over the width of one side of recording paper (for example, A4 size) is shown.

また、上記プリンタ本体部３１のトレイ挿入口３５には、記録紙トレイ３２が着脱可能状態に装着されている。この記録紙トレイ３２は、記録紙を重ねて収納するものであり、その上面部にはプリンタ本体部３１から排紙される記録紙の排紙受け部３２ａが設けられている。   A recording paper tray 32 is detachably attached to the tray insertion port 35 of the printer main body 31. The recording paper tray 32 stores recording paper in an overlapping manner, and a recording paper discharge receiving portion 32 a for discharging the recording paper from the printer main body 31 is provided on the upper surface of the recording paper tray 32.

図１１は、上記プリンタ本体部３１の内部構造の具体的な一例を示す断面図で、（ａ）は印画停止状態を示し、（ｂ）は印画動作状態を示している。このプリンタ本体部３１は、図１１（ａ）に示すように、プリンタ本体部３１の下方部で、記録紙トレイ３２の挿入方向にてその側端部に対応する上方部位には、ローラーから成る給紙手段３６が設けられており、記録紙トレイ３２から記録紙３７が随時供給できるようになっている。また、記録紙３７の供給方向には、分離手段３８が設けられており、重ねて収納された記録紙３７を１枚ずつ分離して給紙できるようになっている。さらに、この分離手段３８で分離された記録紙３７の搬送方向でプリンタ本体部３１の上方部位には、記録紙３７の搬送方向を反転する反転ローラー３９が設けられている。   11A and 11B are cross-sectional views showing a specific example of the internal structure of the printer main body 31. FIG. 11A shows a printing stop state, and FIG. 11B shows a printing operation state. As shown in FIG. 11A, the printer main body 31 includes a roller at a lower portion of the printer main body 31 and in an upper portion corresponding to the side end portion in the insertion direction of the recording paper tray 32. A paper feeding means 36 is provided so that recording paper 37 can be supplied from the recording paper tray 32 at any time. In addition, a separating unit 38 is provided in the supply direction of the recording paper 37 so that the recording paper 37 stored in an overlapping manner can be separated and fed one by one. Further, a reversing roller 39 that reverses the conveyance direction of the recording paper 37 is provided above the printer main body 31 in the conveyance direction of the recording paper 37 separated by the separation means 38.

そして、この反転ローラー３９で反転された記録紙３７の搬送方向の先にはベルト搬送手段４０が設けられており、図１１（ａ）に示すように、印画停止状態においては、排紙方向の端部４０ａが矢印Ｆ方向に下がって、ヘッドカートリッジ１の下面との間に大きなギャップを形成している。一方、図１１（ｂ）に示す印画動作状態においては、上記端部４０ａが矢印Ｇ方向に上昇して水平状態にされ、ヘッドカートリッジ１の下面との間に所定の小さなギャップの記録紙通路を形成するようにされている。   A belt conveying means 40 is provided at the tip of the recording sheet 37 reversed by the reversing roller 39 in the conveying direction. As shown in FIG. The end 40a is lowered in the direction of arrow F, and a large gap is formed between the lower surface of the head cartridge 1. On the other hand, in the printing operation state shown in FIG. 11B, the end 40a is raised in the direction of arrow G to be in a horizontal state, and a recording paper path having a predetermined small gap is formed between the lower surface of the head cartridge 1. To be formed.

また、印画停止状態において、図１１（ａ）に示すように、ヘッドカートリッジ１の下面はヘッドキャップ４１で閉じられており、インク吐出ノズル２７のインクが乾燥して目詰まりするのを防いでいる。また、ヘッドキャップ４１には、クリーニング手段４２が設けられており、印画動作開始前に、ヘッドキャップ４１が所定の位置に退避する（図１１（ｂ）参照）動作に伴って、インク吐出ノズル２７をクリーニングするようになっている。   Further, in the printing stop state, as shown in FIG. 11A, the lower surface of the head cartridge 1 is closed by the head cap 41 to prevent the ink of the ink discharge nozzle 27 from being dried and clogged. . Further, the head cap 41 is provided with a cleaning unit 42, and the ink discharge nozzle 27 is moved along with the operation of the head cap 41 retracting to a predetermined position (see FIG. 11B) before starting the printing operation. Is supposed to be cleaned.

次に、このように構成されたインクジェットプリンタ３０の動作について説明する。まず、図１０に示すプリンタ本体部３１の上面の上蓋３４を開いて、ヘッドカートリッジ１を収納部３３に矢印Ｚのように収納する。また、プリンタ本体部３１の前面下部に設けられたトレイ挿入口３５に記録紙トレイ３２を挿入する。このとき、図１１（ａ）に示すように、プリンタ本体部３１の内部は、ベルト搬送手段４０の端部４０ａが矢印Ｆ方向に下がっており、ヘッドカートリッジ１の下面がヘッドキャップ４１で閉じられて印画停止状態となっている。   Next, the operation of the ink jet printer 30 configured as described above will be described. First, the upper lid 34 of the upper surface of the printer main body 31 shown in FIG. 10 is opened, and the head cartridge 1 is stored in the storage 33 as indicated by the arrow Z. Further, the recording paper tray 32 is inserted into a tray insertion opening 35 provided at the lower front of the printer main body 31. At this time, as shown in FIG. 11A, the end 40a of the belt conveying means 40 is lowered in the arrow F direction inside the printer main body 31, and the lower surface of the head cartridge 1 is closed by the head cap 41. The print is stopped.

次に、印画開始の制御信号が入力されると、ヘッドキャップ４１が図１１（ａ）において矢印Ｈのように移動して所定の位置に退避する。このとき、ヘッドキャップ４１の退避動作に伴って、クリーニング手段４２がプリントヘッド２のノズル部材１０（図１参照）の表面を摺動してインク吐出ノズル２７をクリーニングする。   Next, when a print start control signal is input, the head cap 41 moves as shown by an arrow H in FIG. At this time, as the head cap 41 is retracted, the cleaning means 42 slides on the surface of the nozzle member 10 (see FIG. 1) of the print head 2 to clean the ink discharge nozzles 27.

また、このヘッドキャップ４１が所定位置に退避すると、ベルト搬送手段４０の端部４０ａが図１１（ａ）において矢印Ｇ方向に上昇し、該ベルト搬送手段４０は、水平状態にてその搬送用ベルトと上記ヘッドカートリッジ１との間に所定の小さなギャップの記録紙通路を形成して停止する（図１１（ｂ）参照）。   When the head cap 41 is retracted to a predetermined position, the end 40a of the belt conveying means 40 rises in the direction of arrow G in FIG. Then, a recording paper path having a predetermined small gap is formed between the head cartridge 1 and the head cartridge 1 (see FIG. 11B).

そして、図１１（ｂ）に示す印画動作状態において、給紙手段３６が駆動し、記録紙トレイ３２内に重ねて収納された記録紙３７が矢印Ｉ方向に供給される。この際、分離手段３８によって記録紙３７は１枚ずつに分離されて矢印Ｊ方向に随時給紙される。   Then, in the printing operation state shown in FIG. 11B, the paper feeding unit 36 is driven, and the recording paper 37 stored in the recording paper tray 32 is supplied in the direction of arrow I. At this time, the recording paper 37 is separated one by one by the separating means 38 and is fed as needed in the direction of arrow J.

この給紙された記録紙３７は、反転ローラー３９により搬送方向が反転されて、ベルト搬送手段４０まで送られる。そして、該記録紙３７は、ベルト搬送手段４０によってヘッドカートリッジ１の下方部まで運ばれて行く。   The fed recording paper 37 is conveyed to the belt conveying means 40 with its conveying direction reversed by the reverse roller 39. Then, the recording paper 37 is carried to the lower part of the head cartridge 1 by the belt conveying means 40.

さらに、記録紙３７が、ヘッドカートリッジ１の下方部に達すると、印画信号が入力され、該印画信号に応じてプリントヘッド２の発熱素子が駆動される。そして、一定速度で送られる記録紙３７に対して、例えば４色のインクに対応するインク吐出ノズル２７の列からインク滴２９（図７参照）が吐出され、記録紙３７上にカラーのプリント画像が形成される。   Further, when the recording paper 37 reaches the lower part of the head cartridge 1, a print signal is input, and the heating element of the print head 2 is driven in accordance with the print signal. For example, ink droplets 29 (see FIG. 7) are ejected from a row of ink ejection nozzles 27 corresponding to four colors of ink onto the recording paper 37 fed at a constant speed, and a color print image is printed on the recording paper 37. Is formed.

このようにして記録紙３７上への印画が総て終了すると、図１１（ｂ）に示すように、記録紙３７はヘッドカートリッジ１の下方部から矢印Ｋ方向に搬送され、排紙口を兼ねたトレイ挿入口３５（図１０参照）から記録紙トレイ３２の排紙受け部３２ａに排紙される。そして、図１１（ａ）に示すように、ベルト搬送手段４０の端部４０ａが矢印Ｆ方向に下がり、ヘッドキャップ４１がヘッドカートリッジ１の下面を閉じて印画停止状態に復帰し、インクジェットプリンタ３０の動作が停止する。   When all the printing on the recording paper 37 is completed in this way, the recording paper 37 is conveyed in the direction of the arrow K from the lower part of the head cartridge 1 as shown in FIG. The paper is discharged from the tray insertion opening 35 (see FIG. 10) to the paper discharge receiving portion 32a of the recording paper tray 32. Then, as shown in FIG. 11A, the end 40a of the belt conveying means 40 is lowered in the direction of arrow F, the head cap 41 closes the lower surface of the head cartridge 1 and returns to the printing stop state, and the inkjet printer 30 Operation stops.

なお、以上の説明においては、インクジェットプリンタに適用された例について述べたが、本発明はこれに限らず、所定の液体を液体吐出ノズルから液滴として吐出するものであればどのようなものでもよい。例えば、記録方式がインクジェット方式のファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置についても適用可能である。   In the above description, an example applied to an ink jet printer has been described. However, the present invention is not limited to this, and any device that discharges a predetermined liquid as liquid droplets from a liquid discharge nozzle may be used. Good. For example, the present invention can also be applied to an image forming apparatus such as a facsimile apparatus or a copying machine whose recording system is an inkjet system.

また、液体吐出ノズルから吐出される液体はインクに限られず、液体吐出ヘッド（２）を駆動して所定の液体を吐出しドット列又はドットを形成するものであるならば、他の液体の吐出装置にも適用することができる。例えば、ＤＮＡ鑑定などにおいてＤＮＡ含有溶液をパレット上に吐出するための液体吐出装置、或いはプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出するための液体吐出装置等にも適用することができる。   The liquid ejected from the liquid ejection nozzle is not limited to ink, and other liquids may be ejected if the liquid ejection head (2) is driven to eject a predetermined liquid to form a dot row or dot. It can also be applied to devices. For example, a liquid ejecting apparatus for ejecting a DNA-containing solution onto a pallet in DNA identification or a liquid ejecting apparatus for ejecting a liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printed wiring board Can be applied.

本発明によるヘッドカートリッジの実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment of the head cartridge by this invention. 図１に示すバルブ装置の内部構造及び動作を説明する断面図であり、内部の開閉弁が閉じた状態を示す図である。It is sectional drawing explaining the internal structure and operation | movement of the valve apparatus shown in FIG. 1, and is a figure which shows the state which the internal on-off valve closed. 同じくバルブ装置の内部構造及び動作を説明する断面図であり、内部の開閉弁が開いた状態を示す図である。It is sectional drawing which similarly illustrates the internal structure and operation | movement of a valve apparatus, and is a figure which shows the state which the internal on-off valve opened. 図１に示す圧力調整部の具体例を示す説明図であり、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）図のＬ−Ｌ線断面図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the pressure adjustment part shown in FIG. 1, (a) is sectional drawing of an axial direction, (b) is the LL sectional view taken on the line of (a). 同じく圧力調整部の他の具体例を示す説明図であり、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）図のＭ−Ｍ線断面図である。It is explanatory drawing which similarly shows the other specific example of a pressure adjustment part, (a) is sectional drawing of an axial direction, (b) is the MM sectional view taken on the line of (a). 同じく圧力調整部の更に他の具体例を示す説明図であり、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）図のＮ−Ｎ線断面図である。It is explanatory drawing which shows the other specific example of a pressure adjustment part similarly, (a) is sectional drawing of an axial direction, (b) is the NN sectional view taken on the line of (a) figure. 本発明のヘッドカートリッジを用いてインクを吐出し印画する状態におけるインクの流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the ink in the state which discharges and prints ink using the head cartridge of this invention. 本発明のヘッドカートリッジの第二の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd embodiment of the head cartridge of this invention. 本発明のヘッドカートリッジの第三の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd embodiment of the head cartridge of this invention. 本発明による液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of an ink jet printer as an example of a liquid ejection apparatus according to the present invention. 図１０に示すインクジェットプリンタの内部構成を示す断面図であり、（ａ）は印画停止状態を示す図、（ｂ）は印画動作状態を示す図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an internal configuration of the ink jet printer illustrated in FIG. 10, in which (a) illustrates a printing stop state and (b) illustrates a printing operation state.

符号の説明Explanation of symbols

１…ヘッドカートリッジ
２…プリントヘッド
３…インクタンク
４…インク供給管路
５，５ａ，５ｂ…インク還流管路
６…送液ポンプ
７…バルブ装置
８…インク
９…共通液室
１０…ノズル部材
１１…インク供給口
１２，１２ａ，１２ｂ…インク排出口
１３…大気連通孔
１４…インク流出口
１５…インク還流口
２６…圧力調整部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…絞り部
２７…インク吐出ノズル
３０…インクジェットプリンタ
３１…プリンタ本体部
３２…記録紙トレイ
４５，４７…絞り部の孔
４６…絞り部の溝
４８…逆止弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head cartridge 2 ... Print head 3 ... Ink tank 4 ... Ink supply line 5, 5a, 5b ... Ink recirculation line 6 ... Liquid feed pump 7 ... Valve apparatus 8 ... Ink 9 ... Common liquid chamber 10 ... Nozzle member 11 Ink supply port 12, 12a, 12b ... Ink discharge port 13 ... Atmospheric communication hole 14 ... Ink outlet 15 ... Ink return port 26 ... Pressure adjusting unit 26a, 26b, 26c ... Restriction unit 27 ... Ink ejection nozzle 30 ... Inkjet printer DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Printer main body part 32 ... Recording paper tray 45, 47 ... Hole of throttle part 46 ... Groove of throttle part 48 ... Check valve

Claims (22)

ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクと、
この液体タンクから上記液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、
上記液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、
この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるための液体循環手段と、
この液体循環手段と上記液体吐出ヘッドとの間の液体還流管路上に配設された圧力調整部と、を備えて成り、
上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、上記圧力調整部により液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させることを特徴とするヘッドカートリッジ。 A liquid discharge head for discharging a predetermined liquid from a plurality of liquid discharge nozzles formed on the nozzle surface;
A liquid tank that stores liquid to be supplied to the liquid chamber in the liquid discharge head;
A liquid supply line for supplying liquid from the liquid tank to the liquid discharge head;
A liquid reflux line for returning liquid from the liquid discharge head to the liquid tank;
A liquid circulating means disposed on the liquid reflux pipe for circulating the liquid between the liquid discharge head and the liquid tank;
A pressure adjusting unit disposed on a liquid reflux line between the liquid circulation means and the liquid discharge head, and
As the liquid circulating means is driven, a negative pressure is generated in the liquid discharge head, the liquid is circulated between the liquid discharge head and the liquid tank, and the pressure adjusting unit sucks the liquid flowing in the liquid reflux line. A head cartridge characterized by reducing pressure. 上記液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein the liquid tank is detachable from the liquid discharge head. 上記液体循環手段は、送液ポンプであることを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein the liquid circulating means is a liquid feed pump. 上記圧力調整部は、液体還流管路の一部に、管径を細くした絞り部を着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein the pressure adjusting unit is detachably attached to a part of the liquid reflux conduit with a narrowed portion having a reduced diameter. 上記圧力調整部は、液体還流管路の一部の管径を細くした絞り部を一体的に形成したことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein the pressure adjusting portion is integrally formed with a throttle portion in which a part of the diameter of the liquid reflux conduit is reduced. 上記圧力調整部は、液体還流管路内を流れる液体の圧力を、液体吐出ヘッドの各液体吐出ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内の圧力とすることを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   The pressure adjusting unit sets the pressure of the liquid flowing in the liquid reflux pipe to a pressure within a range in which a liquid meniscus formed in each liquid discharge nozzle of the liquid discharge head is maintained. Item 2. The head cartridge according to Item 1. 上記液体供給管路上には、液体吐出ヘッド内の負圧発生により内部の開閉弁が開いて液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給可能とするバルブ装置を設けたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. A valve device is provided on the liquid supply line so as to supply liquid from the liquid tank to the liquid discharge head by opening an internal on-off valve when negative pressure is generated in the liquid discharge head. The head cartridge described. 上記液体循環手段の内部には、該液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein a valve mechanism for preventing a back flow of liquid from the liquid circulation means side to the liquid discharge head side is provided inside the liquid circulation means. 上記液体還流管路上には、上記液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein a valve mechanism for preventing a reverse flow of liquid from the liquid circulation means side to the liquid discharge head side is provided on the liquid reflux conduit. 上記液体吐出ヘッドは、その略中央部に液体供給口を備え、両端部に液体排出口を備えたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein the liquid discharge head includes a liquid supply port at a substantially central portion thereof and a liquid discharge port at both ends thereof. 上記液体吐出ヘッドは、その一方の端部に液体供給口を備え、他方の端部に液体排出口を備えたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。   2. The head cartridge according to claim 1, wherein the liquid discharge head has a liquid supply port at one end thereof and a liquid discharge port at the other end thereof. 装置本体部にヘッドカートリッジを着脱可能な状態に保持し、該ヘッドカートリッジの液体吐出ヘッドに形成された各液体吐出ノズルから所定の液体を吐出してドット又はドット列を形成する液体吐出装置であって、
上記ヘッドカートリッジは、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッド内の液室に供給する液体を蓄えた液体タンクと、この液体タンクから上記液体吐出ヘッドへ液体を供給する液体供給管路と、上記液体吐出ヘッドから液体タンクに液体を戻す液体還流管路と、この液体還流管路上に配設され上記液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させるための液体循環手段と、この液体循環手段と上記液体吐出ヘッドとの間の液体還流管路上に配設された圧力調整部とを備え、上記液体循環手段の駆動により液体吐出ヘッド内に負圧を発生させて、該液体吐出ヘッドと液体タンクとの間で液体を循環させ、上記圧力調整部により液体還流管路内を流れる液体の吸引圧力を低減させるものであることを特徴とする液体吐出装置。 A liquid ejection device that holds a head cartridge in a detachable state on the apparatus main body and ejects a predetermined liquid from each liquid ejection nozzle formed on the liquid ejection head of the head cartridge to form a dot or a dot row. And
The head cartridge includes a liquid discharge head that discharges a predetermined liquid from a plurality of liquid discharge nozzles formed on a nozzle surface, a liquid tank that stores liquid to be supplied to a liquid chamber in the liquid discharge head, and the liquid tank A liquid supply line for supplying liquid from the liquid discharge head to the liquid discharge head, a liquid return line for returning the liquid from the liquid discharge head to the liquid tank, and the liquid discharge head and the liquid tank disposed on the liquid return line, A liquid circulation means for circulating the liquid between the liquid circulation means, and a pressure adjusting unit disposed on a liquid reflux pipe line between the liquid circulation means and the liquid discharge head, and by driving the liquid circulation means A negative pressure is generated in the liquid discharge head, the liquid is circulated between the liquid discharge head and the liquid tank, and the suction pressure of the liquid flowing in the liquid reflux pipe is adjusted by the pressure adjusting unit. Liquid discharge apparatus characterized in that for Gensa. 上記液体タンクは、液体吐出ヘッドに対して着脱可能とされていることを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid ejection apparatus according to claim 12, wherein the liquid tank is detachable from the liquid ejection head. 上記液体循環手段は、送液ポンプであることを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid ejection apparatus according to claim 12, wherein the liquid circulation means is a liquid feed pump. 上記圧力調整部は、液体還流管路の一部に、管径を細くした絞り部を着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid ejecting apparatus according to claim 12, wherein the pressure adjusting unit is detachably attached to a part of the liquid reflux conduit with a constricted portion having a narrowed tube diameter. 上記圧力調整部は、液体還流管路の一部の管径を細くした絞り部を一体的に形成したことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid ejecting apparatus according to claim 12, wherein the pressure adjusting unit is integrally formed with a constricted part with a reduced diameter of a part of the liquid reflux conduit. 上記圧力調整部は、液体還流管路内を流れる液体の圧力を、液体吐出ヘッドの各液体吐出ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内の圧力とすることを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   The pressure adjusting unit sets the pressure of the liquid flowing in the liquid reflux pipe to a pressure within a range in which a liquid meniscus formed in each liquid discharge nozzle of the liquid discharge head is maintained. Item 13. A liquid ejection device according to Item 12. 上記液体供給管路上には、液体吐出ヘッド内の負圧発生により内部の開閉弁が開いて液体タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給可能とするバルブ装置を設けたことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. A valve device is provided on the liquid supply line so that liquid can be supplied from the liquid tank to the liquid discharge head by opening an internal on-off valve when negative pressure is generated in the liquid discharge head. The liquid discharge apparatus as described. 上記液体循環手段の内部には、該液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けたことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid ejection apparatus according to claim 12, wherein a valve mechanism for preventing a back flow of liquid from the liquid circulation means side to the liquid ejection head side is provided inside the liquid circulation means. 上記液体還流管路上には、上記液体循環手段側から液体吐出ヘッド側への液体の逆流を防止する弁機構を設けたことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid ejection apparatus according to claim 12, wherein a valve mechanism for preventing a back flow of liquid from the liquid circulation means side to the liquid ejection head side is provided on the liquid reflux pipe line. 上記液体吐出ヘッドは、その略中央部に液体供給口を備え、両端部に液体排出口を備えたことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid discharge apparatus according to claim 12, wherein the liquid discharge head includes a liquid supply port at a substantially central portion thereof and a liquid discharge port at both ends. 上記液体吐出ヘッドは、その一方の端部に液体供給口を備え、他方の端部に液体排出口を備えたことを特徴とする請求項１２記載の液体吐出装置。   13. The liquid discharge apparatus according to claim 12, wherein the liquid discharge head includes a liquid supply port at one end and a liquid discharge port at the other end.
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