JP2007075998A - Inkjet head - Google Patents

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昇 仁田
Hideaki Nishida
英明 西田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet head which enables efficient cleaning. <P>SOLUTION: This inkjet head has a plurality of channels which are composed of a pressure chamber and an orifice plate 33 with an ink ejection port 33a. In the inkjet head, a plurality of grooves communicating with respective channels are provided, and a common liquid chamber is provided on the upper part of the grooves. The inkjet head comprises: a partition plate which brings about channel resistance along the grooves by separating the common chamber in a direction orthogonal to the grooves; a liquid supply port for supplying the liquid to a first common liquid chamber on the pressure-chamber side of the partition plate; and a liquid ejection port for ejecting the liquid from a second common liquid chamber on the backside of the pressure-chamber of the partition plate. The flow of the liquid along the grooves is formed by making the liquid flow to the liquid ejection port from the liquid supply port. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、洗浄性を改良したインクジェットヘッドに関する。   The present invention relates to an ink jet head having improved detergency.

インクジェットヘッドの内部を洗浄する装置について各種知られている(例えば、特許文献1参照)。   Various apparatuses for cleaning the inside of an inkjet head are known (see, for example, Patent Document 1).

一般的なインクジェットヘッドの洗浄方法について、図２１及び図２２を参照して説明する。この例はフィルタを持たないインクジェットヘッド14を示す。図２1のＡ−Ａ断面図２２に示す。   A general inkjet head cleaning method will be described with reference to FIGS. This example shows an inkjet head 14 without a filter. It is shown in AA sectional view 22 of FIG.

図２1及び図２２において、溝10の開口側先端に圧力室12とインク吐出口13aを有するオリフィスプレート13を接着したインクジェットヘッド14の上部に、インク供給ポート15と排出ポート16が設けられている。   21 and 22, an ink supply port 15 and a discharge port 16 are provided on the upper part of an inkjet head 14 in which an orifice plate 13 having a pressure chamber 12 and an ink discharge port 13a is bonded to the opening end of the groove 10. .

つまり、溝10の隔壁と天板17と前記オリフィスプレート13で囲まれる圧力室12を形成し、この圧力室12には図示しないアクチュエータが設けられていて圧力を生成し、前記インク吐出口13aからインクを吐出させる。   That is, a pressure chamber 12 surrounded by the partition wall of the groove 10, the top plate 17, and the orifice plate 13 is formed, and an actuator (not shown) is provided in the pressure chamber 12 to generate pressure, and from the ink discharge port 13a. Ink is ejected.

溝10は圧力室12の奥(図の右側)にも続いており、溝10を生成する為に使用した刃物の径に起因するRをもって徐々に浅くなっている。この部分は圧力室の動作上は開放端とみなされ、上部には共通液室16に開放されている。   The groove 10 continues to the back of the pressure chamber 12 (right side in the figure), and gradually becomes shallower with R due to the diameter of the blade used to generate the groove 10. This portion is regarded as an open end in the operation of the pressure chamber, and is opened to the common liquid chamber 16 at the top.

一方、インクジェットヘッド14内にフィルタを有する場合には、共通液室18内に図２３に示すようにフィルタ21が設置されている。このようなインクジェットヘッド14に供給ポート15から液体を流入させ、排出ポート16から液体を排出させる場合がある。このようにすることにより、インクジェットヘッド14内の洗浄やインクジェットヘッド14内のインクの置換、インクジェットヘッド14内の気泡の排出を行っている。ここで、流す流体は、インクやインク溶剤又は洗浄液である。
特許第３１０８７８８号公報 特開２００２−１４４５７６号公報 On the other hand, when the inkjet head 14 has a filter, a filter 21 is installed in the common liquid chamber 18 as shown in FIG. In some cases, liquid is caused to flow into the inkjet head 14 from the supply port 15 and discharged from the discharge port 16. By doing so, cleaning in the inkjet head 14, replacement of ink in the inkjet head 14, and discharge of bubbles in the inkjet head 14 are performed. Here, the fluid to be flowed is ink, ink solvent, or cleaning liquid.
Japanese Patent No. 3108788 JP 2002-144576 A

図２２に示す断面を有するインクジェットヘッド14に供給ポート15から排出ポート16に向けて液体を流した場合には、以下のような問題点がある。   When the liquid flows from the supply port 15 toward the discharge port 16 through the inkjet head 14 having the cross section shown in FIG. 22, there are the following problems.

つまり、共通液室内18での液体の流れは、ノズルの並び方向、すなわち溝10に垂直な方向に発生する。このとき、流す液体の粘度によって、流速は共通液室18の図２２の断面中央付近で最も大きくなり、共通液室18の下部、即ちチャネル11の上部が共通液室18に接する面で殆どゼロである。これが問題となる。インクジェットヘッド14を洗浄する場合、最も汚れが付着し易い場所は、溝10上部である。溝10の上部は共通液室18に接する面であるにも関わらず、この部分には流速が発生しないからである。   That is, the liquid flow in the common liquid chamber 18 occurs in the direction in which the nozzles are arranged, that is, in the direction perpendicular to the grooves 10. At this time, depending on the viscosity of the flowing liquid, the flow velocity becomes the maximum near the center of the cross section of the common liquid chamber 18 in FIG. It is. This becomes a problem. When cleaning the inkjet head 14, the place where dirt is most likely to adhere is the upper part of the groove 10. This is because although the upper portion of the groove 10 is a surface in contact with the common liquid chamber 18, no flow velocity is generated in this portion.

同時に、溝10の上部が共通液室18に接する面は最もインクを置換し難い部分であり、小さな気泡が付着し易い部分でもあるので、インクを流す理由が上記の何れの場合でも問題となる。   At the same time, the surface where the upper portion of the groove 10 is in contact with the common liquid chamber 18 is the portion where ink is most difficult to replace, and is also the portion where small bubbles are likely to adhere, so the reason for flowing ink becomes a problem in any of the above cases. .

また、図２３に示すように共通液室16内にフィルタ21を有するヘッドでは、液体はフィルタ21の一次側だけを流れ、フィルタ21の二次側は全く洗浄することができない。   Further, as shown in FIG. 23, in the head having the filter 21 in the common liquid chamber 16, the liquid flows only on the primary side of the filter 21, and the secondary side of the filter 21 cannot be cleaned at all.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、効率良く洗浄を行うことができるインクジェットヘッドを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an inkjet head capable of performing efficient cleaning.

請求項１記載の発明は、圧力室と吐出口を有するオリフィスプレートからなる複数のチャネルを有し、各チャネルに連通する複数の溝があり、溝の上部に共通液室を持つインクジェットヘッドにおいて、前記共通液室を前記溝と直交する方向に分離して溝に沿った流路抵抗を持たせる仕切り板と、前記仕切り板の圧力室側にある第１の共通液室に液体を供給する液体供給ポートと、前記仕切り板の圧力室の奥側にある第２の共通液室から液体を排出する液体排出ポートとを具備し、前記液体供給ポートから前記液体排出ポートへ液体を流すことによって溝に添った液体の流れを作るようにしたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is an inkjet head having a plurality of channels comprising an orifice plate having a pressure chamber and a discharge port, having a plurality of grooves communicating with each channel, and having a common liquid chamber above the grooves. A partition plate that separates the common liquid chamber in a direction perpendicular to the groove and has flow resistance along the groove, and a liquid that supplies the liquid to the first common liquid chamber on the pressure chamber side of the partition plate A supply port; and a liquid discharge port for discharging liquid from a second common liquid chamber on the back side of the pressure chamber of the partition plate, and the groove is formed by flowing the liquid from the liquid supply port to the liquid discharge port. It is characterized by creating a flow of liquid along the line.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の第１の共通液室の断面積は、前記チャネルに沿って変化し、第２の共通液室の断面積はチャネルに沿って前記第１の共通液室と逆方向に変化することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the cross-sectional area of the first common liquid chamber according to the first aspect varies along the channel, and the cross-sectional area of the second common liquid chamber varies along the channel. It changes in the direction opposite to the common liquid chamber.

請求項３記載の発明は、請求項１記載の第１の共通液室の断面積は、前記液体供給ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化し、第２の共通液室の断面積は前記液体排出ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the cross-sectional area of the first common liquid chamber according to the first aspect changes so as to decrease along the channel from the side where the liquid supply port is provided. The cross-sectional area of the chamber is changed so as to decrease along the channel from the side where the liquid discharge port is provided.

請求項４記載の発明は、請求項１記載の前記第１の共通液室はフィルタを有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the first common liquid chamber according to the first aspect has a filter.

請求項５記載の発明は、請求項４記載の前記第２の共通液室の断面積はチャネルに沿って変化し、前記フィルタの1次側の供給路の断面積はチャネルに沿ってこれと逆方向に変化することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, the cross-sectional area of the second common liquid chamber according to the fourth aspect varies along the channel, and the cross-sectional area of the supply path on the primary side of the filter varies along the channel. It changes in the reverse direction.

請求項６記載の発明は、請求項４記載の第２の共通液室の断面積は、前記液体排出ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化し、第１の共通液室の断面積は前記液体供給ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, the cross-sectional area of the second common liquid chamber according to the fourth aspect changes so as to decrease along the channel from the side on which the liquid discharge port is provided. The cross-sectional area of the chamber is changed so as to decrease along the channel from the side where the liquid supply port is provided.

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちいずれか一記載の前記液体排出ポートは、使用時に封止されることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that the liquid discharge port according to any one of claims 1 to 6 is sealed during use.

本発明によれば、従来洗浄を行うことができなかった圧力室後方の溝部に溝に沿った排出ポートへの流れを作ることができるので、洗浄、インク置換、気泡排出が効果的に効果的に行うことができる。   According to the present invention, since the flow to the discharge port along the groove can be made in the groove portion behind the pressure chamber, which could not be cleaned conventionally, cleaning, ink replacement, and bubble discharge are effectively effective. Can be done.

また、溝内に渦流を作ることができるので、洗浄効果を一層高めることができる。   Further, since a vortex can be created in the groove, the cleaning effect can be further enhanced.

以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2において、34はインクジエットヘッドである。このインクジェットヘッド34は、圧電部材34aが基板34dに積層されている。この圧電部材34aは、上下方向に分極されたＰＺＴからなる圧電部材で形成されていて、前面(図の左側)が開口して後部がRをもって徐々に浅くなる多数の溝30が形成されている。   In FIGS. 1 and 2, reference numeral 34 denotes an ink jet head. In the inkjet head 34, a piezoelectric member 34a is laminated on a substrate 34d. The piezoelectric member 34a is formed of a piezoelectric member made of PZT that is vertically polarized, and has a plurality of grooves 30 that open at the front surface (left side in the figure) and gradually become shallower at the rear portion with R. .

前記積層圧電部材34aの溝30を囲うように天板34bが接着されており、この天板34b
の上部開口部は蓋部材34cで塞がれている。このようにして形成された共通液室41は後述する仕切り板41によりオリフィスプレート33側に位置する第１の共通液室42とオリフィスプレートから離間する方向(図の右側)の第２の共通液室43に分離される。 A top plate 34b is bonded so as to surround the groove 30 of the laminated piezoelectric member 34a, and the top plate 34b
The upper opening is closed by a lid member 34c. The common liquid chamber 41 formed in this way is divided into a first common liquid chamber 42 located on the orifice plate 33 side by a partition plate 41 described later and a second common liquid in a direction away from the orifice plate (right side in the figure). Separated into chamber 43.

そして、第１の共通液室42には液体供給ポート35が接続され、第２の共通液室43には排出ポート36が接続される。なお、排出ポート36は洗浄後に封止するようにしても良い。     A liquid supply port 35 is connected to the first common liquid chamber 42, and a discharge port 36 is connected to the second common liquid chamber 43. The discharge port 36 may be sealed after cleaning.

インクジェットヘッド34の前面には、各溝30に対応する位置にインク吐出口33aを有するオリフィスプレート33が接着されている。   An orifice plate 33 having an ink discharge port 33a at a position corresponding to each groove 30 is bonded to the front surface of the inkjet head.

また、各溝30の隔壁と共通液室41とオリフィスプレート33で囲まれる空間により圧力室32が形成される。そして、前記隔壁の両側に電極を形成し、この圧力室32にインクを供給した状態で、この圧力室32を形成する隔壁に駆動パルスを印加して隔壁を変形させて前記圧力室32内のインクを加圧することによりインク吐出口33aからインクを吐出するようにしている。   Further, the pressure chamber 32 is formed by the space surrounded by the partition walls of each groove 30, the common liquid chamber 41, and the orifice plate 33. Then, electrodes are formed on both sides of the partition wall, and ink is supplied to the pressure chamber 32, and a drive pulse is applied to the partition wall forming the pressure chamber 32 to deform the partition wall so that the inside of the pressure chamber 32 By pressurizing the ink, the ink is ejected from the ink ejection port 33a.

なお、圧力室32と溝30により各チャンネル31が構成されている。この実施の形態では、＃1〜＃318の318本のチャンネルを有する。   Each channel 31 is constituted by the pressure chamber 32 and the groove 30. In this embodiment, 318 channels # 1 to # 318 are provided.

共通液室41は、溝30に直交する方向に配設された仕切り板44により図2に使用ように左右に分離される。なお、この仕切り板44よりオリフィスプレート33側の液室を第１の共通液室42、仕切り板44よりオリフィスプレート33から離隔側(図の右側)の液室を第２の共通液室43と言う。   The common liquid chamber 41 is separated into left and right as used in FIG. 2 by a partition plate 44 disposed in a direction orthogonal to the groove 30. Note that the liquid chamber on the orifice plate 33 side from the partition plate 44 is the first common liquid chamber 42, and the liquid chamber farther from the partition plate 44 from the orifice plate 33 (right side in the figure) is the second common liquid chamber 43. To tell.

供給ポート35は圧力室32に近い方(図の左側)の第１の共通液室42の＃１側に接続される。   The supply port 35 is connected to the # 1 side of the first common liquid chamber 42 closer to the pressure chamber 32 (left side in the figure).

排出ポート36は圧力室の奥側(図の右側)の第２の共通液室43の＃３１８側に接続される。   The discharge port 36 is connected to the # 318 side of the second common liquid chamber 43 on the back side (right side in the drawing) of the pressure chamber.

オリフィス面は、インク受けを設けてインクが垂れることを許容すれば開放したままとすることも可能だが、ここでは簡単のため図示しないキャップによって封じられているものとする。すなわち、オリフィスプレート33に向かう液体の流れはない。   The orifice surface may be left open if an ink receiver is provided to allow ink to drip, but here it is assumed to be sealed by a cap (not shown) for simplicity. That is, there is no liquid flow toward the orifice plate 33.

図2に示すように、溝30の深さdは例えば0.3mm、奥行き方向に当たる溝30の幅wは例えば0.08mm、チャネルピッチは0.169mmで、チャネル数は例えば318本である。   As shown in FIG. 2, the depth d of the groove 30 is, for example, 0.3 mm, the width w of the groove 30 in the depth direction is, for example, 0.08 mm, the channel pitch is 0.169 mm, and the number of channels is, for example, 318.

仕切り板44とチャネル31の上部の間には例えば0.5mmの隙間sを有する。この隙間sは狭い方が望ましいが、ヘッド34を構成する部材精度に従って適度に設定する。或いは各部材の精度を上げて隙間を0mmとし、溝の柱部に接着する構造としても良い。   For example, a gap s of 0.5 mm is provided between the partition plate 44 and the upper part of the channel 31. The gap s is preferably narrow, but is set appropriately according to the accuracy of the members constituting the head 34. Alternatively, a structure may be adopted in which the accuracy of each member is increased so that the gap is 0 mm, and the member is bonded to the column portion of the groove.

仕切り板44のチャネルの配列方向の寸法は、即ちチャネル並び方向は0.169*318＝54mmである。   The dimension of the partition plate 44 in the channel arrangement direction, that is, the channel arrangement direction is 0.169 * 318 = 54 mm.

第１の共通液室42の天井は、図3に示すように供給側、即ち＃１側から＃３１８側に向かって低くなっている。これは、第１の共通液室内42の流れをスムーズにするための構造である。例えば、＃１側の天井の高さは4mm、＃３１８側の天井の高さは1mmである。   As shown in FIG. 3, the ceiling of the first common liquid chamber 42 is lowered from the supply side, that is, from the # 1 side toward the # 318 side. This is a structure for making the flow in the first common liquid chamber 42 smooth. For example, the height of the ceiling on the # 1 side is 4 mm, and the height of the ceiling on the # 318 side is 1 mm.

また、仕切り板44の右側の第２の共通液室43の寸法は、溝30に沿った方向が2mm、チャネルと直交する方向、即ちチャネル並び方向は0.169＊318=54mmである。   The dimensions of the second common liquid chamber 43 on the right side of the partition plate 44 are 2 mm in the direction along the groove 30 and 0.169 * 318 = 54 mm in the direction orthogonal to the channels, that is, the channel arrangement direction.

第２の共通液室43の天井は、図4に示すように排出側、即ち＃318側から＃1側に向かって低くなっており、例えば＃318側の高さは4mm、＃１側の高さは1mmである。   As shown in FIG. 4, the ceiling of the second common liquid chamber 43 is lowered from the discharge side, that is, from the # 318 side to the # 1 side. For example, the height at the # 318 side is 4 mm, The height is 1mm.

図5は仕切り板44と第１の共通液室42付近の流路の1チャネル分を拡大した図である。図5において、仕切板44下の溝30上部分の流路抵抗をＲｕ、溝内部の流路抵抗をＲLとし、第１の共通液室の溝と直交のチャネル1〜318に対応する流路抵抗をＲｆ1〜Ｒｆ318、第２の共通液室43の溝30と直交方向のチャネル1〜318に対応する流路抵抗をＲs1〜Ｒs318とすると、ヘッド全体の等価回路は図６に示すようになる。図6において、Ｐｔは供給ポート35と排出ポート36との間に与える差圧(Ｐｔ＝10ｋＰａ)、itはその時流れる流量(Ml/s)、Ps#,Pf#は排出ポート36を基準とする各部の圧力、is#,if#,iu#,iL#は各部を流れる流量(mL/s)であり、流路抵抗の単位はPa・s/mLである。   FIG. 5 is an enlarged view of one channel of the flow path in the vicinity of the partition plate 44 and the first common liquid chamber 42. In FIG. 5, the flow resistance of the upper part of the groove 30 below the partition plate 44 is Ru, the flow resistance inside the groove is RL, and the flow paths corresponding to the channels 1 to 318 orthogonal to the grooves of the first common liquid chamber. Assuming that the resistances are Rf1 to Rf318 and the flow resistances corresponding to the channels 1 to 318 orthogonal to the grooves 30 of the second common liquid chamber 43 are Rs1 to Rs318, an equivalent circuit of the entire head is as shown in FIG. . In FIG. 6, Pt is a differential pressure (Pt = 10 kPa) applied between the supply port 35 and the discharge port 36, it is a flow rate (Ml / s) flowing at that time, and Ps # and Pf # are based on the discharge port 36. The pressure of each part, is #, if #, iu #, iL # is the flow rate (mL / s) flowing through each part, and the unit of flow path resistance is Pa · s / mL.

粘度10Pa・sの液体でRu,RLを計算したところ、夫々21739Pa・s/mL、793650Pa・smLであった。Rs#、Rf#の値はチャネル毎に異なり、夫々表1の第２列、第３列の値である。

Figure 2007075998
When Ru and RL were calculated for a liquid with a viscosity of 10 Pa · s, they were 21739 Pa · s / mL and 793650 Pa · smL, respectively. The values of Rs # and Rf # are different for each channel, and are the values in the second and third columns of Table 1, respectively.
Figure 2007075998

表1のd,e,f,a,b,cは図8の等価回路を図7〜図10のように変形した等価回路の各抵抗値、is、if、iu、iLはPt=10kPaを与えた時の各部の流量、Ps、Pfは排出ポートを基準とする各部の圧力である。   In Table 1, d, e, f, a, b, c are equivalent resistances of the equivalent circuit of FIG. 8 modified as shown in FIGS. 7 to 10, and is, if, iu, iL are Pt = 10 kPa. The flow rate, Ps, and Pf of each part when given are the pressures of each part based on the discharge port.

チャネルに沿ってiLの値をプロットすると、図11のように1〜2μL/sの流量の範囲で液体が流れる。   When the value of iL is plotted along the channel, the liquid flows in the range of the flow rate of 1 to 2 μL / s as shown in FIG.

このように、チャネル毎の流量のバランスは、共通液室41の高さを調整することにより調整することができる。   Thus, the balance of the flow rate for each channel can be adjusted by adjusting the height of the common liquid chamber 41.

例えば、第１及び第２の共通液室42,43の高さをチャネルに沿って0.7〜4mmとすれば、図11に示すように、より平坦に近づく。また、第１及び第２の共通液室42,43をうねりを持たせた形状とすれば、更に改善することも可能である。   For example, if the height of the first and second common liquid chambers 42 and 43 is 0.7 to 4 mm along the channel, as shown in FIG. Further improvement can be achieved if the first and second common liquid chambers 42 and 43 are formed with undulations.

なお、図5に対応する部分の流速ベクトルは、図12のようになる。図12に示すように、
排出ポート36に向かう流れが溝内に生じていることが分かる。又、第１の共通液室42の下には渦流51が発生し、この渦流51による洗浄効果も期待することができる。 The flow velocity vector corresponding to FIG. 5 is as shown in FIG. As shown in FIG.
It can be seen that a flow toward the discharge port 36 occurs in the groove. Further, a vortex flow 51 is generated under the first common liquid chamber 42, and a cleaning effect by the vortex flow 51 can also be expected.

以上のように第１の実施の形態によれば、供給側の第１の共通液室42と排出側の第２の共通液室43の天井の傾斜、すなわち流路の断面積をチャネルに沿って逆向きとするようにしたので、供給ポート35から排出ポート36へ向かう液体の流れがチャネル毎に一様になるように調整することができる。また、変化のプロファイルを調整すれば、供給ポート35から排出ポート36へ向かう液体の流れをチャネル毎に均一にすることができる。   As described above, according to the first embodiment, the ceiling inclination of the first common liquid chamber 42 on the supply side and the second common liquid chamber 43 on the discharge side, that is, the cross-sectional area of the flow path is along the channel. Therefore, the liquid flow from the supply port 35 to the discharge port 36 can be adjusted to be uniform for each channel. Further, if the change profile is adjusted, the liquid flow from the supply port 35 to the discharge port 36 can be made uniform for each channel.

次に、第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態の第１の共通液室42にフィルタ61を設けたことを特徴とする。このフィルタ61のチャネル31の上面から高さh(例えば、1mm)のところに設けられている。このフィルタのメッシュサイズは10μm、流路抵抗は5560 Pa・s/mLであり、チャネル当たりでは1800000Pa・s/mLである。   Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is characterized in that a filter 61 is provided in the first common liquid chamber 42 of the first embodiment. The filter 61 is provided at a height h (for example, 1 mm) from the upper surface of the channel 31. The filter has a mesh size of 10 μm, a flow resistance of 5560 Pa · s / mL, and 100000 Pa · s / mL per channel.

フィルタ61以外の構成は第１の実施の形態と同じであるので、その詳細な構成については省略する。つまり、圧力室32に近い第１の共通液室42内には、フィルタ61が配設されている。なお、供給ポート35はフィルタ61の一次側、つまりフィルタ61の上方に設けられている。   Since the configuration other than the filter 61 is the same as that of the first embodiment, its detailed configuration is omitted. That is, the filter 61 is disposed in the first common liquid chamber 42 close to the pressure chamber 32. The supply port 35 is provided on the primary side of the filter 61, that is, above the filter 61.

インクの供給は、フィルタ61の一次側から行う。フィルタ61の一次側の流量抵抗はフィルタ61の流路抵抗に比べて十分小さいので、簡単のために以下の計算ではフィルタ61の一次側の流量抵抗は無視する。   Ink is supplied from the primary side of the filter 61. Since the flow resistance on the primary side of the filter 61 is sufficiently smaller than the flow path resistance of the filter 61, the flow resistance on the primary side of the filter 61 is ignored in the following calculation for simplicity.

仕切板44下の溝30上部分の流路抵抗をＲｕ、溝30内部の流路抵抗をＲL、フィルタ61のチャネル当たりの流路抵抗をRf、フィルタ61の下流路の溝30に直交する方向のチャネル当たりの流路抵抗をRp、第２の共通液室43のチャネルと直交方向のチャネル1〜318に対応する流路抵抗をＲs1〜Ｒs318とすると、ヘッド全体の等価回路は図17に示すようになる。図17において、Ｐｔは供給ポート35と排出ポート36との間に与える差圧(Ｐｔ＝10ｋＰａ)、itはその時流れる流量(Ml/s)、Ps#,Pf#は排出ポート36を基準とする各部の圧力、is#,if#,ip#,iu#,iL#は各部を流れる流量(mL/s)であり、流路抵抗の単位はPa・s/mLである。   The flow resistance in the upper part of the groove 30 below the partition plate 44 is Ru, the flow resistance in the groove 30 is RL, the flow resistance per channel of the filter 61 is Rf, and the direction perpendicular to the groove 30 in the lower flow path of the filter 61 FIG. 17 shows an equivalent circuit of the entire head, where Rp is the flow resistance per channel and Rs is the flow resistance corresponding to channels 1 to 318 orthogonal to the channel of the second common liquid chamber 43. It becomes like this. In FIG. 17, Pt is a differential pressure (Pt = 10 kPa) applied between the supply port 35 and the discharge port 36, it is a flow rate (Ml / s) flowing at that time, and Ps # and Pf # are based on the discharge port 36. The pressure of each part, is #, if #, ip #, iu #, iL # is the flow rate (mL / s) flowing through each part, and the unit of flow path resistance is Pa · s / mL.

粘度10Pa・sの液体でRu,RLを計算したところ、夫々21739Pa・s/mL、793650Pa・smLであった。なお、前述したように1800000Pa・s/mL である。RfはRs#、Rf#の値はチャネル毎に異なり、夫々表2の第２列、第３列の値である。

Figure 2007075998
When Ru and RL were calculated for a liquid with a viscosity of 10 Pa · s, they were 21739 Pa · s / mL and 793650 Pa · smL, respectively. As described above, it is 1800000 Pa · s / mL. The values of Rf, Rs #, and Rf # are different for each channel, and are the values in the second and third columns of Table 2, respectively.
Figure 2007075998

表２のｅ´,f´,a´,a,b,c´,c,d,e,fは図17の等価回路を図18〜図19のように変形した等価回路の各抵抗値、is、if、ip,iu、iLはPt=10kPaを与えた時の各部の流量、Ps、Pfは排出ポートを基準とする各部の圧力である。   In Table 2, e ′, f ′, a ′, a, b, c ′, c, d, e, and f are resistance values of equivalent circuits obtained by modifying the equivalent circuit of FIG. 17 as shown in FIGS. is, if, ip, iu, iL are the flow rates of the respective parts when Pt = 10 kPa is given, and Ps, Pf are the pressures of the respective parts based on the discharge port.

チャネルに沿ってiLの値をプロットすると、図20のように約1〜3μL/sの流量の範囲で液体が流れる。チャネル間に流量の差異は見られるものの、フィルタ61の流路抵抗によりその比は約3倍以内の範囲に抑制、均一化されている。   When the value of iL is plotted along the channel, the liquid flows in a flow rate range of about 1 to 3 μL / s as shown in FIG. Although there is a difference in flow rate between the channels, the ratio is suppressed and made uniform within a range of about three times or less due to the flow path resistance of the filter 61.

溝30内を流れる流量は#318チャネルに向かって増加するのは、#318側が排出ポート36に近く圧力損失が小さいためである。   The flow rate flowing in the groove 30 increases toward the # 318 channel because the pressure loss is small because the # 318 side is close to the discharge port 36.

なお、この第２の実施の形態では、簡単のため、フィルタ61の一次側の流路抵抗を十分小さいものとして計算したが、供給ポート35を#1チャネル側に設け、フィルタ61の一次側の天井を図15に示すように第１の実施の形態と同様に#1側から#318側に向かって低くし、これを考慮して計算すれば若干改善することができる。   In the second embodiment, for the sake of simplicity, the flow resistance on the primary side of the filter 61 is calculated to be sufficiently small. However, the supply port 35 is provided on the # 1 channel side, and the primary side of the filter 61 is calculated. As shown in FIG. 15, the ceiling can be lowered from the # 1 side to the # 318 side as in the first embodiment, and a slight improvement can be achieved by calculating in consideration of this.

以上のように第２の実施の形態によれば、供給側の第１の共通液室42に設けたフィルタ61の流路抵抗によって供給ポート35から排出ポート36へ向かう液体の流れのチャネル毎の差異を減少させることができる。   As described above, according to the second embodiment, the flow rate of the liquid flowing from the supply port 35 to the discharge port 36 is determined for each channel by the flow path resistance of the filter 61 provided in the first common liquid chamber 42 on the supply side. Differences can be reduced.

さらに、供給側の第１の共通液室41に設けたむフィルタ61の一次側圧力室の断面積をチャネルに沿って変化させることにより、供給ポート35から排出ポート36へ向かう液体の流れのチャネル毎の差異を減少させることができる。    Further, by changing the cross-sectional area of the primary pressure chamber of the filter 61 provided in the first common liquid chamber 41 on the supply side along the channel, the channel of the liquid flow from the supply port 35 to the discharge port 36 is changed. Each difference can be reduced.

このように供給ポート35から排出ポート36へ向かう液体の流れの差異を減少させれば、洗浄、インク置換、気泡排出はより効果的に行うことができる。   If the difference in the flow of liquid from the supply port 35 to the discharge port 36 is reduced in this way, cleaning, ink replacement, and bubble discharge can be performed more effectively.

前述した第１及び第２の実施の形態により生じる溝に沿ったインクの流れは、最も汚れが付着し易い溝上部を洗い流すため、効果的にヘッドを洗浄することが可能である。   Since the ink flow along the groove generated by the first and second embodiments described above is washed away from the upper part of the groove where dirt is most likely to adhere, the head can be effectively cleaned.

なお、排出ポートを使って洗浄した後、排出ポートから異物が逆流することを防止するために排出ポートを封止しても良い。   In addition, after washing | cleaning using a discharge port, in order to prevent a foreign material from flowing backward from a discharge port, you may seal a discharge port.

また、排出ポート36を印刷装置のインク経路に接続してポンプ等を用いて印刷装置内で洗浄可能とすることもできる。   Further, the discharge port 36 can be connected to the ink path of the printing apparatus so that it can be cleaned in the printing apparatus using a pump or the like.

さらに、排出ポート36は洗浄用途に限らず、色替え等を目的とするインク置換に用いても良い。この際、インクをきれいに置換するために必要な条件は、洗浄に必要な条件とほぼ同じであるので、同様な効果が期待できる。ここで、溝上部は小さい気泡が付着し易い部分であるため、気泡排出に用いても効果がある。   Further, the discharge port 36 is not limited to cleaning use, and may be used for ink replacement for the purpose of color change or the like. At this time, since the conditions necessary for neatly replacing the ink are substantially the same as the conditions necessary for the cleaning, a similar effect can be expected. Here, since the upper portion of the groove is a portion where small bubbles are easily attached, it is effective even when used for discharging the bubbles.

なお、上記した実施の形態では、供給ポート35から洗浄液を入れたが、ノズルが吸い込むようにしても良い。   In the above-described embodiment, the cleaning liquid is supplied from the supply port 35, but the nozzle may suck it.

また、本発明は図2及び図14に示す構造を有するインクジェットヘッドに適用されるものではなく、ヘッド其材に形成した溝の開口側に圧力室を形成し、その圧力室の底面に発熱素子、電気機械変換器やアクチュエータを設けて前記圧力室内のインクを加圧するように構成されたインクジェットヘッドにも適用することができる。   The present invention is not applied to the ink jet head having the structure shown in FIGS. 2 and 14, but a pressure chamber is formed on the opening side of a groove formed in the head material, and a heating element is formed on the bottom surface of the pressure chamber. The present invention can also be applied to an inkjet head configured to pressurize ink in the pressure chamber by providing an electromechanical converter and an actuator.

本発明の第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドの斜視図。1 is a perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention. 図1のインクジェットヘッドのＢ−Ｂ線に沿った断面図。Sectional drawing along the BB line of the inkjet head of FIG. 図1のインクジェットヘッドのＣ−Ｃ線に沿った断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 1 taken along line CC. 図1のインクジェットヘッドのＤ−Ｄ線に沿った断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line DD of the ink jet head of FIG. 1. 同実施の形態に係る仕切り板から第１の共通液室の1チャネル分の拡大図。The enlarged view for 1 channel of a 1st common liquid chamber from the partition plate which concerns on the same embodiment. 同実施の形態に係るヘッド全体の等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the entire head according to the same embodiment. 同実施の形態に係る等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram according to the embodiment. 同実施の形態に係る等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram according to the embodiment. 同実施の形態に係る等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram according to the embodiment. 同実施の形態に係る等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram according to the embodiment. 同実施の形態に係るチャネル毎の流量を示す図。The figure which shows the flow volume for every channel which concerns on the same embodiment. 同実施の形態に係る第１の共通液室及び仕切り板下側の流速ベクトルを示す図。The figure which shows the flow vector of the 1st common liquid chamber and partition plate lower side which concerns on the same embodiment. 本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドの斜視図。The perspective view of the inkjet head which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図13のインクジェットヘッドのＥ−Ｅ線に沿った断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 13 along the line EE. 図13のインクジェットヘッドのＦ−Ｆ線に沿った断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line FF of the inkjet head of FIG. 図13のインクジェットヘッドのＧ−Ｇ線に沿った断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line GG of the inkjet head of FIG. 同第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドの等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the ink jet head according to the second embodiment. 同第２の実施の形態に係る等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram according to the second embodiment. 同第２の実施の形態に係る等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram according to the second embodiment. 同第２の実施の形態に係るチャネル毎の流量を示す図。The figure which shows the flow volume for every channel which concerns on the 2nd Embodiment. 従来のインクジェットヘッドの斜視図。The perspective view of the conventional inkjet head. 図21のインクジェットヘッドのＡ−Ａ線に沿った断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 21 taken along line AA. 従来のフィルタを有するインクジェットヘッドのＡ−Ａ線に沿った断面図。Sectional drawing along the AA line of the inkjet head which has the conventional filter.

符号の説明Explanation of symbols

34…インクジェットヘッド、35…液体供給ポート、36…排出ポート、41…共通液室、42…第１の共通液室、43…第２の共通液室、44…仕切り板、61…フィルタ。   34 ... Inkjet head, 35 ... Liquid supply port, 36 ... Discharge port, 41 ... Common liquid chamber, 42 ... First common liquid chamber, 43 ... Second common liquid chamber, 44 ... Partition plate, 61 ... Filter.

Claims (7)

圧力室とインク吐出口を有するオリフィスプレートからなる複数のチャネルを有し、各チャネルに連通する複数の溝があり、溝の上部に共通液室を持つインクジェットヘッドにおいて、
前記共通液室を前記溝と直交する方向に分離して溝に沿った流路抵抗を持たせる仕切り板と、
前記仕切り板の圧力室側にある第１の共通液室に液体を供給する液体供給ポートと、
前記仕切り板の圧力室の奥側にある第２の共通液室から液体を排出する液体排出ポートとを具備し、
前記液体供給ポートから前記液体排出ポートへ液体を流すことによって溝に添った液体の流れを作るようにしたことを特徴とするインクジェットヘッド。 In an inkjet head having a plurality of channels composed of an orifice plate having a pressure chamber and an ink discharge port, having a plurality of grooves communicating with each channel, and having a common liquid chamber above the grooves,
A partition plate that separates the common liquid chamber in a direction orthogonal to the groove and has flow resistance along the groove;
A liquid supply port for supplying liquid to the first common liquid chamber on the pressure chamber side of the partition plate;
A liquid discharge port for discharging liquid from the second common liquid chamber on the back side of the pressure chamber of the partition plate;
An ink jet head, wherein a liquid flow along a groove is created by flowing a liquid from the liquid supply port to the liquid discharge port. 前記第１の共通液室の断面積は、前記チャネルに沿って変化し、第２の共通液室の断面積はチャネルに沿って前記第１の共通液室と逆方向に変化することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。 The cross-sectional area of the first common liquid chamber changes along the channel, and the cross-sectional area of the second common liquid chamber changes along the channel in a direction opposite to the first common liquid chamber. The inkjet head according to claim 1. 前記第１の共通液室の断面積は、前記液体供給ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化し、第２の共通液室の断面積は前記液体排出ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。 The cross-sectional area of the first common liquid chamber changes so as to decrease along the channel from the side where the liquid supply port is provided, and the cross-sectional area of the second common liquid chamber is provided with the liquid discharge port. 2. The ink jet head according to claim 1, wherein the ink jet head is changed so as to decrease along the channel from the opposite side. 前記第１の共通液室はフィルタを有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 1, wherein the first common liquid chamber has a filter. 前記第２の共通液室の断面積はチャネルに沿って変化し、前記フィルタの1次側の供給路の断面積はチャネルに沿ってこれと逆方向に変化することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。 5. The cross-sectional area of the second common liquid chamber changes along the channel, and the cross-sectional area of the supply path on the primary side of the filter changes in the opposite direction along the channel. The inkjet head as described. 前記第２の共通液室の断面積は、前記液体排出ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化し、第１の共通液室の断面積は前記液体供給ポートが設けられた側からチャネルに沿って減少するように変化することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。 The cross-sectional area of the second common liquid chamber changes so as to decrease along the channel from the side where the liquid discharge port is provided, and the cross-sectional area of the first common liquid chamber is provided with the liquid supply port. 5. The ink jet head according to claim 4, wherein the ink jet head is changed so as to decrease along the channel from the opposite side. 前記液体排出ポートは、使用時に封止されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 1, wherein the liquid discharge port is sealed during use.
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