JP6155735B2 - 液体噴射装置 - Google Patents
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Description
録装置に関する。
記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置が挙げられる。インクジェット式記録ヘッ
ドとしては、例えば、インク滴をノズル開口から吐出するヘッド本体と、ヘッド本体に固
定されてインクが貯留されたインクカートリッジ(液体供給手段)からのインクを各ヘッ
ド本体に供給する共通の流路部材と、を具備するものが提案されている(例えば、特許文
献1参照)。
た液体流路が設けられている。流路部材にインクカートリッジが装着されると、インク導
入針がインクカートリッジに挿入され、インクカートリッジ内のインクがインク導入針の
内部を通過し、液体流路に供給される。
ている。このように液体流路を水平流路とすることにより、流路部材の鉛直方向の大きさ
が小型化されている。
は、顔料成分の粒径が比較的大きいため、インク中の空気が顔料成分に付着し、気泡に成
長し易い。
結果、気泡が生じにくくなる。したがって、インクの表面張力が大きいと気泡が生じやす
い。例えば、下地として白色インクを噴射し、その上にCMYKインクを噴射するような
場合、白色インクは表面張力を高くし、CMYKインクの表面張力を小さくすることがあ
る。このように表面張力を設定することで、CMYKインクの濡れ広がりが良く、かつ下
地の白色インクに対するCMYKインクの密着性が向上する。なお、インクの表面張力は
、インクに含まれる界面活性剤を増量するほど小さくなる。
から液体流路内に混入し、気泡が生じる場合もある。
が滞留してしまうという問題がある。すなわち、気泡が水平流路の内面に付着し、滞留し
てしまう。このように水平流路に気泡が滞留すると水平流路が気泡により閉塞され、イン
クを供給することができなくなる虞がある。
噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。
とができる液体噴射装置を提供することを目的とする。
と、前記流路部材から液体が供給されて被記録媒体に液体を噴射するヘッド本体を備える
液体噴射ヘッドと、前記被記録媒体に対して前記液体噴射ヘッドを主走査させる移動手段
と、を備え、前記主走査させる方向を第1方向、前記液体を噴射する方向を第3方向、前
記第1方向と前記第3方向の両方に直交する方向を第2方向とするとき、各々の前記液体
流路は、ほぼ水平な流路である水平流路を含み、複数の前記水平流路のうち最も流路が長
い水平流路は、前記第2方向の成分が前記複数の水平流路の中で最も小さいことを特徴と
する液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドの往復移動に伴い気泡が往復運動する。一方、最も流
路が長い水平流路の第2方向の成分が最も小さくなる。すなわち、当該水平流路は第1方
向と平行又は平行に最も近い。したがって、液体噴射ヘッドの往復移動に伴う気泡の往復
運動は、水平流路の内壁部分で阻害されにくくなり、気泡が水平流路の内壁に付着しにく
くなるので、水平流路から気泡が排出されやすい。これにより、水平流路が気泡で閉塞さ
れることが抑制され、液体を良好に吐出することができる液体噴射装置が提供される。
ことが好ましい。これによれば、複数の水平流路の全体で気泡の排出性を向上させること
ができる。
流路のうち最も流路が長い水平流路は、前記部分流路ごとの前記第2方向の成分を足した
総和が前記複数の水平流路の中で最小であることが好ましい。これによれば、複数の直線
状の部分流路からなる水平流路を有する流路部材を用いても、気泡の排出性を向上させる
ことができる。
によれば、液体の種類により気泡の生じやすさが異なる場合に有用である。
れによれば、染料インクよりも気泡が生じやすい顔料インクを用いても、気泡の排出性が
高いため、水平流路が気泡で閉塞されることを抑制することができる。
ない、又は相対的に界面活性剤を少なく含む第2液体とを供給する液体供給手段を備え、
前記複数の水平流路のうち最も流路が長い水平流路であり、前記第2方向の成分が前記複
数の水平流路の中で最も小さい水平流路に前記第2液体を供給することが好ましい。これ
によれば、気泡が生じやすい第2液体が流通する水平流路において気泡が滞留して閉塞す
ることをより確実に抑制することができる。
本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。インクジェット式記録ヘッドは液体噴射
ヘッドの一例であり、単にヘッドとも言う。インクジェット式記録装置は液体噴射装置の
一例である。
インクジェット式記録装置Iは、装置本体7を備え、装置本体7にはX方向(第1方向)
に延びるキャリッジ軸2aが設けられている。キャリッジ軸2aには、そのX方向に沿っ
て往復移動可能なキャリッジ2が取り付けられている。キャリッジ2には、ヘッド1が搭
載されている。
留されたタンクからなる貯留手段3が設けられている。インクは、貯留手段3からチュー
ブ4を介してキャリッジ2に搭載されたヘッド1に供給される。
ングベルト6aは、駆動モーター6とキャリッジ2に取り付けられており、駆動モーター
6の駆動力がタイミングベルト6aによりキャリッジ2に伝達される。この駆動モーター
6の駆動により、キャリッジ2はキャリッジ軸2a(X方向)に沿って往復移動する。
ーラーなど(図示せず)により給紙された紙等の被記録媒体である記録シートSがプラテ
ン5に巻き掛けられてY方向(水平面において第1方向に直交する第2方向)に搬送され
るようになっている。
て移動されると共にヘッド1によってインクが吐出されて記録シートSに印刷される。
は、液体としてインク滴を吐出可能なヘッド本体20と、ヘッド本体20に保持された配
線基板30と、ヘッド本体20にインクを供給する流路部材40と、を具備する。
の要部を示す断面図である。
図3に示すように、本実施形態に係るヘッド本体20は、複数のアクチュエーターユニ
ット210と、アクチュエーターユニット210を内部に収容可能なケース250と、ケ
ース250の一方面に接合された流路ユニット230と、を具備する。
2と、固定板213とを有する。圧電アクチュエーター形成部材212は、圧電アクチュ
エーター211が幅方向(Y方向)に複数並設されることで形成されている。圧電アクチ
ュエーター形成部材212は、その基端部(一端部)が固定端として固定板213に接合
され、先端部(他端部)が自由端となっている。
共通内部電極216を交互に挟んで積層することで形成されている。個別内部電極215
及び共通内部電極216は、圧電アクチュエーター211の2つの極を構成する内部電極
である。個別内部電極215は、隣接する圧電アクチュエーター211と電気的に独立す
る個別電極を構成する。共通内部電極216は、隣接する圧電アクチュエーター211と
電気的に共通する共通電極を構成する。
リット217が形成されている。複数のスリット217で圧電アクチュエーター形成部材
212の先端部側が櫛歯状に切り分けられ、圧電アクチュエーター211の列が形成され
ている。
活性領域となっている。圧電アクチュエーター211を構成する個別内部電極215及び
共通内部電極216間に電圧を印加すると、固定板213に接合されていない先端部側の
領域のみが振動する。そして、圧電アクチュエーター211の先端面が、振動板232の
島部240に接着剤等で固定される。
を具備する。
幅方向(Y方向)に並設されている。具体的には、各圧力発生室235は、流路形成基板
231の一方面側の表層部分に形成された複数の隔壁234によって画成されている。
いる。また、流路形成基板231の一方面側には振動板232が接合され、他方面側には
ノズルプレート233が接合されている。振動板232は、圧力発生室235の開口面を
封止している。ノズルプレート233は、ノズル開口238が穿設されており、接着剤や
熱溶着フィルムを介して流路形成基板231に接着されている。流路形成基板231には
、Z方向(当該流路形成基板の厚さ方向でありインクを吐出する方向であって、第2方向
に直交する第3方向)に貫通した連通孔239が設けられている。ノズルプレート233
のノズル開口238と圧力発生室235とは、連通孔239を介して連通している。
0には、インク導入路251が設けられている。インク導入路251は、流路部材40に
接続されている。インク導入路251には、貯留手段3(図1参照)から流路部材40(
図2参照)を経由してインクが供給される。
各収容部252にアクチュエーターユニット210が固定されている。本実施形態に係る
ヘッド1は、8個のアクチュエーターユニット210を有し、アクチュエーターユニット
210がそれぞれ独立して収容されるように8個の収容部252を有している。
び振動板232の変形によって各圧力発生室235の容積を変化させ、所定のノズル開口
238からインク滴を吐出させる。
を介してマニホールド236にインクが供給されると、インク供給路237を介して各圧
力発生室235にインクが分配される。
図であり、図5は図4のA−A′線断面であり、図6は流路部材を構成する第2部材の上
面図である。
である。本実施形態では、流路部材40は、第1部材60と第2部材70とが接合された
ものである。
。具体的には、第1部材60には、上面(第2部材70とは反対の面)から上方に突出し
た受給部61が設けられている。また、第1部材60には、厚さ方向に貫通した貫通孔で
ある第1流路51が形成されている。
に開口している。この受給部61に開口した第1流路51には、貯留手段3(図1参照)
からチューブ4を介してインクが供給される。
。具体的には、第2部材70には、上面(第1部材60側の面)に8個の溝55が形成さ
れている。また、第2部材70の下面(ヘッド本体20側の面)には、下方に突出した接
続部71が8個形成されている。さらに、第2部材70には、厚さ方向に貫通した貫通孔
である第2流路52が形成されている。
る。また、第2部材70に設けられた各接続部71は、各インク導入路251(図2参照
)に対向する位置に設けられている。各接続部71が配線基板30の挿通部32を挿通し
、各インク導入路251に接合することで、各第2流路52と各インク導入路251が連
通する。
れる。溝55が第1部材60で封止された空間が水平流路53となる。本実施形態に係る
水平流路53は、水平面(XY平面)に略平行となっている。なお、本実施形態で言う水
平流路の水平とは、XY平面に対しておおよそ−10〜+10度の角度の範囲を含む。
側に突出したボスや接着剤が設けられている。このようなボスや接着剤により水平流路5
3がシールされている。
ンク流路50が流路部材40に形成されている。本実施形態では、8個のインク流路50
が形成されている。以降、個別のインク流路50に言及する際には、インク流路50A〜
50Hのように表記する。
給され、第2流路52からインク導入路251にインクを供給する。このように、流路部
材40は、貯留手段3からのインクをヘッド本体20に供給する機能を有する。
に合わせて第2流路52が形成され、第2流路52にインクを供給するように水平流路5
3が形成されている。すなわち、流路部材40の受給部61のように一箇所にまとめてイ
ンクが供給されるような構造であっても、水平流路53がインク導入路251に合わせて
形成された第2流路52にインクを導く構造となっている。これにより、流路部材40や
貯留手段3などのインクが供給される構造に関わらず、ヘッド本体20を構成することが
できる。
0及びヘッド1全体の厚さ方向(Z方向)の大きさは、垂直な流路で構成したインク流路
を有するヘッドよりも小型化されている。
方向(X方向)に対する平行度と、そのインク流路50の長さに応じて所定の関係を満た
すように形成されている。
明する概略図である。
本実施形態でいうインク流路50の平行度とは、インク流路に含まれる水平流路のY方
向(第2方向)成分の大小で定まり、平行度が大きいほど、Y方向成分が小さく、X方向
に対して平行に近いことを意味する。また、本実施形態でいうインク流路50の長さとは
、水平流路53の始点(第1流路51に連通する部分)から終点(第2流路52に連通す
る部分)までの長さをいう。
いる。したがって、インク流路50Eの水平流路53は、Y方向の成分がゼロである。つ
まり平行度が最も大きい。
とは所定角度をなしている。したがって、インク流路50Gの水平流路53は、Y方向の
成分がAである。インク流路50GとX方向との成す角をθ、インク流路50Gの長さを
Lとすると、AはLsinθとなり、この大きさで平行度が定まる。
路が連続して形成されたものである。このように屈曲しているようなインク流路50Dの
場合、直線状の部分流路ごとに水平流路53のY方向の成分を求め、それらの総和(絶対
値の総和)で平行度が定まる。
51側の部分流路は、X方向に平行であるため、この部分のY方向の成分はゼロである。
一方、長さがL2である第2流路52側の部分流路は、X方向とは所定角度をなしている
。したがって、その部分流路のY方向の成分はB(L2sinθ)である。よって、インク
流路50Dの水平流路53全体の平行度としてはBの大きさで定まる。
に分割することができるので、その部分流路ごとにY方向成分を求め、それらの総和を求
めることで平行度が定まる。
全ての水平流路53の中で最も小さくなっている。すなわち、流路が最も長い水平流路5
3は、平行度が全ての水平流路53の中で最も大きい。
流路50Eの水平流路53のY方向成分はゼロであり、他のインク流路50の水平流路5
3のY方向成分は何れもゼロより大きい。
材40を形成することで、水平流路53に気泡が滞留することを抑制することができる。
いて説明する概略図である。
図8(a)に示すように、インク流路50Eは、Y方向成分がゼロ、すなわち水平流路
53がX方向に平行となっている。一方、ヘッド1は、キャリッジ軸2a(図1参照)に
沿ってX方向において往復移動する。
すようにX方向に沿って往復運動する。水平流路53の内壁、特に側壁53SはX方向に
平行であるから、気泡80の往復運動を妨げない。すなわち、水平流路53の平行度が大
きいほど、ヘッド1の往復移動に伴う気泡80の往復運動が阻害されず、より活発となる
。
ド1の往復移動に伴って、気泡80を水平流路53から第1流路51や第2流路52に排
出することができる。このようにして、水平流路53に気泡80が滞留することを抑制す
ることができる。なお、第1流路51や第2流路52に排出された気泡80は、例えばイ
ンク流路50中のフィルター等に一時的に捕捉され、ヘッド1をクリーニングする時など
にまとめてヘッド1の外部に排出される。
長のインク流路50Eの水平流路53を、最も平行度が大きくなるようにした。これによ
り、最も気泡80が滞留し易い最長の水平流路53を、ヘッド1の往復運動に伴って気泡
80が排出しやすい構成とすることができる。
全インク流路50の中で最小ではあるが、ゼロではない場合を示す。すなわち、インク流
路50E’の水平流路53はX方向に対して所定角度をなしている。
路53のY方向成分がゼロでない場合、水平流路53の側壁53SもX方向に対して所定
角度をなしているため、気泡80の往復運動が若干側壁53Sに妨げられる。
対して最も平行に近いので、側壁53Sによる影響は最小である。このように、最長のイ
ンク流路50E’の水平流路53を、X方向と完全に平行ではないが最も平行度が大きく
なるようにした。これにより、最も気泡80が滞留し易い最長の水平流路53を、ヘッド
1の往復運動に伴って気泡80が排出しやすい構成とすることができる。
最長のインク流路50Eの水平流路53の平行度が最大(第2方向の成分が最小)とな
るように流路部材40を形成することで、当該水平流路53に気泡が滞留することを効果
的に抑制することができる。
り確実にヘッド本体20にインクが供給され、信頼性が向上したインクジェット式記録装
置Iが提供される。
実施形態1では、最長のインク流路50Eについて、平行度が最大となるように流路部
材40を構成したが、このような態様に限定されない。
が大きくなるように、すなわちY方向の成分が小さくなるように流路部材40を構成して
もよい。
態1と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
同図に示すように、第2部材70には、6つの溝55が形成され、第2部材70に第1
部材60(図示せず)が接合されることで6つのインク流路50I〜Nが形成されている
。
平流路53がその次に長く、インク流路50I、50Nが最も短い。
J、50Mの水平流路53の平行度はAであり、インク流路50I、50Nの平行度はB
(A<B)である。したがって、これらの順に気泡が滞留し易いが、ヘッド1の往復運動
に伴う気泡の排出性は高くなっている。
が、Y方向成分は小さい。このため、インク流路50K、50Lはヘッド1の往復運動に
伴う気泡の排出性が高くなる。
、ヘッド1の往復運動に伴う気泡80の排出性は低い。しかしながら、インク流路50I
、50Nはそれ自体の長さが最も短いため、気泡80が滞留する可能性は低い。
したがって、6個の水平流路53全体として、気泡が排出されやすい構成となっている
。
して、ヘッド1のX方向の往復運動に伴う気泡の排出性が向上している。
ことができ、より確実にヘッド本体20にインクが供給され、信頼性が向上したインクジ
ェット式記録装置Iが提供される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限
定されない。
定はない。
により気泡の生じやすさが異なる場合に有用である。また、複数のインク流路50には、
全て異なる種類のインクを流通させる必要はない。すなわち、同じ種類のインクが異なる
インク流路50に流通してもよい。
ンクは、染料インクに比較して気泡が生じやすい性質を有する。しかしながら、本発明に
係るインクジェット式記録装置Iでは、顔料インクを用いた場合でも、気泡の排出性が高
いため、インク流路が気泡で閉塞されることを抑制することができる。
相対的に少なく含む(若しくは含まない)白色インク(第2液体)とを用いる場合では、
白色インクの方が表面張力が大きく、気泡が発生しやすい。
なるようにすることが好ましい。これにより白色インクが流通するインク流路において気
泡が滞留して閉塞することをより確実に抑制することができる。
説明したものに限定されない。例えば、液体流路内に発熱素子を配置して、発熱素子の発
熱で発生するバブルによってノズルからインク滴を吐出するものや、振動板と電極との間
に静電気力を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルからインク滴を吐
出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
段3からチューブ4を介してヘッド1にインクを供給する構成とした。いわゆるオフキャ
リッジ型である。しかしながら、ヘッド1と共にキャリッジ2に貯留手段3を装着した構
成、いわゆるオンキャリッジ型であってもよい。また、貯留手段3は、装置本体7に設け
られている必要はなく装置本体7の外部に配置され、チューブ等を介してヘッド1にイン
クを供給するようにしてもよい。
の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶デ
ィスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプ
レイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、
バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を備える液体噴射装置にも適用
することができる。
3 貯留手段(液体供給手段)、 20 ヘッド本体、 30 配線基板、 40 流
路部材、 50、50A〜50K インク流路、 51 第1流路、 52 第2流路、
53 水平流路、 53A 第3流路、 60 第1部材、 70 第2部材、 80
気泡、 210 アクチュエーターユニット、 230 流路ユニット、 233 ノ
ズルプレート、 235 圧力発生室、 238 ノズル開口、 250 ケース
Claims (6)
- 液体が流通する複数の液体流路を有する流路部材と、前記流路部材から液体が供給されて被記録媒体に液体を噴射するヘッド本体を備える液体噴射ヘッドと、
前記被記録媒体に対して前記液体噴射ヘッドを主走査させる移動手段と、を備え、
前記主走査させる方向を第1方向、前記液体を噴射する方向を第3方向、前記第1方向と前記第3方向の両方に直交する方向を第2方向とするとき、
各々の前記液体流路は、ほぼ水平な流路である水平流路を含み、
複数の前記水平流路は、互いに長さが異なり、
複数の前記水平流路のうち最も流路が長い水平流路は、前記第2方向の成分が前記複数の水平流路の中で最も小さい
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1に記載する液体噴射装置において、
前記複数の水平流路は、水平流路の長さが長いほど、前記第2方向の成分が小さい
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1に記載する液体噴射装置において、
前記水平流路は、複数の直線状の部分流路が連続して形成され、
前記複数の水平流路のうち最も流路が長い水平流路は、前記部分流路ごとの前記第2方向の成分を足した総和が前記複数の水平流路の中で最小である
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1から請求項3の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記複数の水平流路は、液体の種類ごとに設けられている
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1から請求項4の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記液体として顔料インクを供給する液体供給手段を備える
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 請求項1から請求項4の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記液体として相対的に界面活性剤を多く含む第1液体と、界面活性剤が含まれない、又は相対的に界面活性剤を少なく含む第2液体とを供給する液体供給手段を備え、
前記複数の水平流路のうち最も流路が長い水平流路であり、前記第2方向の成分が前記複数の水平流路の中で最も小さい水平流路に前記第2液体を供給する
ことを特徴とする液体噴射装置。
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