JP6458549B2 - Liquid ejection head and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head that discharges liquid droplets and an image forming apparatus including the liquid discharge head.
インクを滴状にして吐出し、所定の画像を得るインクジェット記録方式の画像形成装置（例えばインクジェットプリンタ）が知られている。このような液滴吐出記録方式の画像形成装置に用いられる液体吐出ヘッド（記録ヘッド）として、インク流路を形成し、振動板部材を介して駆動する構成のものがある。 2. Description of the Related Art An ink jet recording type image forming apparatus (for example, an ink jet printer) that obtains a predetermined image by ejecting ink in droplets is known. As a liquid discharge head (recording head) used in such a droplet discharge recording type image forming apparatus, there is a configuration in which an ink flow path is formed and driven through a vibration plate member.
例えば特開２００９−２２６７９９号公報（特許文献１）には、複数のノズル及び吐出室を備える液滴吐出ヘッドが開示されている。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-226799 (Patent Document 1) discloses a droplet discharge head including a plurality of nozzles and discharge chambers.
しかしながら、液体吐出ヘッドにおいて、ヘッド内に液滴を吐出するノズルが複数存在したとき、隣接チャネルの駆動による影響が作用し、隣接クロストークが悪化するという問題があった。 However, in the liquid ejection head, when there are a plurality of nozzles for ejecting liquid droplets in the head, there is a problem in that the adjacent crosstalk deteriorates due to the effect of driving the adjacent channel.
上記特許文献１に記載のものでは、隣接クロストークを抑制するために、流路板隔壁部に空間部を設けているが、隣接チャネルの駆動による影響を排除することは難しく、隣接クロストークの問題は解決しきれていない。 In the thing of the said patent document 1, in order to suppress adjacent crosstalk, although the space part is provided in the flow-path board partition part, it is difficult to eliminate the influence by the drive of an adjacent channel, and it is difficult to remove adjacent crosstalk. The problem has not been solved.
そこで本発明は、隣接チャネルの駆動による影響を受けにくくし隣接クロストークを抑制することのできる液体吐出ヘッド及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention aims at providing an image forming apparatus including the liquid ejecting head and this can and suppresses this adjacent crosstalk hardly affected by the driving of adjacent channels.
前記の課題を解決するため、本発明は、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、該ノズル板に接合されて液体を供給する流路を形成する流路板とを備え、個別液室から前記ノズルを介して液滴を吐出する液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板に、前記個別液室内の圧力が上昇した際の隣接チャネルでのノズル板の変形を防止する変形防止構造が設けられており、前記変形防止構造が、前記ノズル板に設けられたスリットであり、前記スリットの少なくとも一方側が可撓性シート部材により閉塞されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a nozzle plate on which nozzles for discharging droplets are formed, and a flow path plate that is joined to the nozzle plate and forms a flow path for supplying liquid, In the liquid discharge head for discharging droplets from the liquid chamber via the nozzle, the nozzle plate is provided with a deformation prevention structure for preventing the deformation of the nozzle plate in the adjacent channel when the pressure in the individual liquid chamber rises. The deformation preventing structure is a slit provided in the nozzle plate, and at least one side of the slit is closed by a flexible sheet member .
本発明の液体吐出ヘッドによれば、個別液室内の圧力が上昇した際にも、ノズル板の変形による隣接ノズル（隣接チャネル）への影響を抑制することが可能となり、隣接クロストークを抑制することができる。 According to the liquid discharge head of the present invention, even when the pressure in the individual liquid chamber rises, it is possible to suppress the influence on the adjacent nozzle (adjacent channel) due to the deformation of the nozzle plate, thereby suppressing the adjacent crosstalk. be able to.
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置（以下、インクジェットプリンタ、又は単にプリンタと記すこともある）の斜視図である。図２は、そのインクジェット記録装置の断面構成図である。 FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus (hereinafter also referred to as an ink jet printer or simply a printer), which is an example of an image forming apparatus including a liquid ejection head according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of the ink jet recording apparatus.
このインクジェット記録装置の全体構成及び動作については後述し、液体吐出ヘッドについて先に説明する。
まず、図１５〜図１８を参照して従来の吐出ヘッドの構成とその問題点について説明する。
The overall configuration and operation of the ink jet recording apparatus will be described later, and the liquid discharge head will be described first.
First, the configuration of the conventional ejection head and its problems will be described with reference to FIGS.
図１５，図１６に示すように、複数のノズル１３１が配置されたノズル板２３０に、流路板２２０が接合されている。また、ノズル板２３０と反対側で、流路板２２０に振動板１１０が接合されている。この振動板１１０には、圧電素子（ＰＺＴ）１１１が接続されている。圧電素子（ＰＺＴ）１１１を駆動すると、図１６に矢印で示すように、個別液室１２１内の圧力が上昇する。この液室内の圧力上昇によって、図１７に示すように、微少ではあるが液室隔壁が撓む。
As shown in FIGS. 15 and 16, a
液室隔壁が撓んだ際に、上記した特許文献１の構成では、流路板２２０の隔壁に空間部２２０ａが設けられているため、隣接チャネルへ与える影響を小さくすることができる。しかしながら、図１８に示すように、ノズル板２３０の変形は抑制することができず、この変形が隣接チャネルのノズル板をも僅かに変形させてしまうことが知られている。要するに、液室隔壁から伝わる圧力に対しては影響を抑制することが出来るが、圧力上昇によるノズル板変形の影響は抑制することができなかった。
When the liquid chamber partition is bent, in the configuration of Patent Document 1 described above, since the
そこで本発明では、以下に説明するような構成により、液室内の圧力が上昇した際にも、ノズル板の変形による隣接ノズル（隣接チャネル）への影響を抑制することが可能となり、隣接クロストークを抑制する効果を得ることができる。 Therefore, in the present invention, the configuration described below makes it possible to suppress the influence on the adjacent nozzle (adjacent channel) due to the deformation of the nozzle plate even when the pressure in the liquid chamber rises. The effect which suppresses can be acquired.
図３〜５は、本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施例の構成と作用について説明するための模式図である。なお、図１５〜図１８で説明した液体吐出ヘッドと同等の部分には同じ符号を付している。また、重複する説明は省略する。 3 to 5 are schematic views for explaining the configuration and operation of the first embodiment of the liquid ejection head according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to the liquid discharge head demonstrated in FIGS. In addition, overlapping explanation is omitted.
図４に示すように、第１実施例の液体吐出ヘッドでは、ノズル板１３０にスリット１３２が設けられている。このスリット１３２は、本第１実施例では、ノズル板１３０の両側に開口して穴状に設けられている。また、スリット１３２の位置は、本例では、流路板１２０の空間部１２０ａに対応する位置に設けられている。ただし、スリット１３２の位置は図示の位置に限定されるものではない。
As shown in FIG. 4, in the liquid discharge head of the first embodiment, the
流路板隔壁と接合されるノズル板１３０に変形防止構造であるスリット１３２を設けたことにより、図５に示すように、圧電素子（ＰＺＴ）１１１の駆動時におけるノズル板１３０の変形による隣接ノズルへの影響が抑制され、隣接する液室でのノズル（ノズル板）の変形が抑えられるので、隣接クロストークを抑制することができる。
By providing the
図６，７は、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施例の構成と作用について説明するための模式図である。なお、第１実施例と同等の部分には同じ符号を付している。また、重複する説明は省略する。 6 and 7 are schematic views for explaining the configuration and operation of the second embodiment of the liquid ejection head according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to 1st Example. In addition, overlapping explanation is omitted.
先に説明したように、第１実施例の液体吐出ヘッドではノズル板１３０にスリット１３２を設けていた。これに対し、図６，７に示す第２実施例ではノズル板１３０に溝１３３を設けている。この溝１３３はノズル板１３０を貫通しておらず、一方側のみ開口している。図示例では、溝１３３は、流路板１２０の空間部１２０ａ側に開口して設けられたものである。また、溝１３３の位置は、本例では、流路板１２０の空間部１２０ａに対応する位置に設けられている。ただし、溝１３３の位置は図示の位置に限定されるものではない。
As described above, in the liquid discharge head of the first embodiment, the
流路板隔壁と接合されるノズル板１３０に変形防止構造である溝１３３を設けたことにより、図７に示すように、圧電素子（ＰＺＴ）１１１の駆動時におけるノズル板１３０の変形による隣接ノズルへの影響が抑制され、隣接する液室でのノズル（ノズル板）の変形が抑えられるので、隣接クロストークを抑制することができる。
By providing the
また、本第２実施例では、スリットではなく溝形状としたことにより、流路板１２０の隔壁内へのインクの侵入も防止することができる。
なお、上記では、溝１３３のつながっている部分（連絡部１３３ｂ）を、図８（ａ）のように外側（液室と反対側＝ノズル１３１からの液体が吐出される側）としたが、図８（ｂ）のように内側（液室側）に連絡部１３３ｂを設けても良いし、あるいは図８（ｃ）のように中間部に連絡部１３３ｂを設けても良い。
In the second embodiment, the groove shape is used instead of the slit, so that ink can be prevented from entering the partition wall of the
In addition, in the above, although the part (
図９，図１０は、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施例の構成と作用について説明するための模式図である。なお、第１実施例及び第２実施例と同等の部分には同じ符号を付している。また、重複する説明は省略する。 FIGS. 9 and 10 are schematic views for explaining the configuration and operation of the third embodiment of the liquid ejection head according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to 1st Example and 2nd Example. In addition, overlapping explanation is omitted.
図９に示すように、本第３実施例の構成は、ノズル板１３０設けたスリット１３２部に可撓性シート１３４を設けた構成となっている。可撓性シート１３４を設けたこと以外は、先に説明した第１実施例の液体吐出ヘッド（図４）と同じである。
As shown in FIG. 9, the configuration of the third embodiment is a configuration in which a
流路板隔壁と接合されるノズル板１３０にスリット１３２及び可撓性シート１３４を設けたことにより、図１０に示すように、圧電素子（ＰＺＴ）１１１の駆動時におけるノズル板１３０の変形による隣接ノズルへの影響が抑制され、隣接する液室でのノズル（ノズル板）の変形が抑えられるので、隣接クロストークを抑制することができる。
By providing the
また、スリット１３２部に可撓性シート１３４を設けた（スリットの少なくとも一方側を可撓性シート１３４で閉塞する）ことにより、流路板１２０の隔壁内へのインクの侵入も防止することができる。なお、図９，図１０では可撓性シート１３４を内側（液室側）に設けたが、図１１（ａ）のように、外側（液室と反対側＝ノズル１３１からの液体が吐出される側）に可撓性シート１３４を設けても良い。また、スリットの両側に可撓性シート１３４を設けても良い。さらに、スリット１３２部に個別に可撓性シート１３４を設けるのではなく、複数のスリット１３２部にまたがる可撓性シートを設けても良い。図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、ノズル板１３０の全面に可撓性シート１３４を設けた例である。この場合、ノズル１３１に対応して可撓性シートに開口を設けることは言うまでもない。
In addition, by providing a
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの具体的な形態例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、ここで説明する具体的な形態例は、上記の第１〜第３実施例のいずれにも対応するものである。 Next, specific embodiments of the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the specific form example demonstrated here respond | corresponds to all of said 1st-3rd Example.
図１２は、本発明に係る液体吐出ヘッドの具体的な形態の一例を示す斜視図である。また、図１３は、図１２におけるＢ−Ｂ線での断面図である。このプリンタヘッド（液体吐出ヘッド）は、本体フレーム１００にヘッドユニットを固着した構成となっている。複数のノズルが平行に配置されたノズル板１３０は、そのノズル板の各ノズルにインクを供給する流路板１２０と接合されている。流路板１２０のノズル板１３０と反対側には、流路板１２０に形成された圧力室の容積を変化させる振動板１１０が接合されている。この振動板１１０に、インクを吐出するエネルギーを与える圧電素子１１１が接続され、ベース１１２により支持されている。圧電素子１１１にはＦＰＣ１１３が接続され駆動の指令が伝達される。このノズル板１３０・流路板１２０・振動板１１０・圧電素子１１１・ベース１１２・ＦＰＣ１１３から構成されるものをヘッドユニットと呼ぶ。
FIG. 12 is a perspective view showing an example of a specific form of the liquid discharge head according to the present invention. FIG. 13 is a sectional view taken along line BB in FIG. This printer head (liquid ejection head) has a structure in which a head unit is fixed to a
上記ヘッドユニットにインクを供給する際にインクに含まれる不純物を濾し取るのがフィルタ１４０である。インクを収納したタンクユニットからフレーム１００内の共通液室にインクを供給する際に、フィルタユニットが設けられている形状が最も一般的であり、インクを吐出するノズル穴を異物により詰まらせてしまうことを防止している。
The
なお図１２では、ヘッドの長手方向の両側端部付近に１つずつノズル１３１を示してあるが、ノズル１３１は、ノズル列として副走査方向に多数個が配列されるものである。また、液体吐出ヘッドは、複数のノズル列を備えていてもよい。
In FIG. 12, one
また、上記説明した第１〜第３実施例は、ノズル板１３０に変形防止構造としてスリット１３２あるいは溝１３３を設けたものであるが、振動板１１０にも変形防止構造（スリット１３２あるいは溝１３３）を設けてもよい。
In the first to third embodiments described above, the
図１４は、振動板１１０と流路板１２０の構成を示す斜視図である。フレーム１００の共通液室から流れてきたインクは、図に矢印で示すように、振動板１１０に設けられたフィルタ１４０部を通過し、流路板１２０の液導入部１２０ｂを経由して個別液室へと送られる。
FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the
本発明に係る液体吐出ヘッドは、上記各実施例で説明したように、個別液室内の圧力が上昇した際にも、ノズル板の変形による隣接ノズル（隣接チャネル）への影響を抑制することが可能となり、隣接クロストークを抑制する効果を得ることができる。 As described in the above embodiments, the liquid discharge head according to the present invention can suppress the influence on the adjacent nozzle (adjacent channel) due to the deformation of the nozzle plate even when the pressure in the individual liquid chamber rises. Thus, the effect of suppressing adjacent crosstalk can be obtained.
最後に、図１及び図２に示したインクジェット記録装置の全体構成と動作について説明する。
図１に示した本実施形態の画像形成装置は、液体吐出ヘッドを備えるインクジェット記録装置であり、装置本体１と、給紙トレイ２と、排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体の前面には、インクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、その上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。カートリッジ装填部４には、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色インクをそれぞれ収容した複数のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙが装填されている。
Finally, the overall configuration and operation of the ink jet recording apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
The image forming apparatus according to the present embodiment illustrated in FIG. 1 is an inkjet recording apparatus including a liquid discharge head, and includes an apparatus main body 1, a
図２において、キャリッジ３３はガイドロッド３１、３２によりガイドされ、主走査方向（図２の図面に垂直な方向）に移動可能に保持されている。このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４を、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向（図２の左右方向）に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
In FIG. 2, the
記録ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
As an inkjet head constituting the
また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク３５を搭載している。このヘッドタンク３５には各色の供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。
The
給紙部は、給紙トレイ２、用紙積載部（圧板）４１、半月コロ（給紙コロ）４３及び分離パッド４４等で構成されている。なお、符号４２は用紙である。
また、用紙搬送部は、ガイド部材４５、カウンタローラ４６、搬送ガイド部材４７、押さえ部材４８、先端加圧コロ４９、搬送ベルト５１等で構成されている。搬送ベルト５１は、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されている。
The paper feed unit includes a
Further, the paper transport unit includes a
さらに、排紙部として、分離爪６１、排紙ローラ６２、排紙コロ６３及び排紙トレイ３等を備えている。
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。
Further, as a paper discharge unit, a
In this image forming apparatus configured as described above, the
そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、用紙４２にインク滴を吐出して画像記録を行う。記録動作が終了すると、用紙４２は排紙トレイ３に排紙される。
Therefore, by driving the
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、液体吐出ヘッドの構造は、本発明の範囲内で適宜な構造を採用可能である。吐出方式も任意の方式を採用可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by the example of illustration, this invention is not limited to this. For example, an appropriate structure can be adopted as the structure of the liquid discharge head within the scope of the present invention. Any method can be adopted as the discharge method.
また、「液体」とは、記録液、インクに限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではない。なお、液体吐出ヘッドは、画像形成・画像記録を行うものに限定されない。 The “liquid” is not limited to the recording liquid and the ink, and is not particularly limited as long as it becomes a fluid when ejected. The liquid discharge head is not limited to the one that performs image formation / image recording.
画像形成装置においては、インクの色数は４色に限らず、任意の色数で構成できるものである。また、シリアル型に限らず、ラインインクジェット型の記録装置にも本発明を適用可能である。さらに、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写装置やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。 In the image forming apparatus, the number of ink colors is not limited to four, and can be configured with any number of colors. Further, the present invention can be applied not only to the serial type but also to a line ink jet type recording apparatus. Further, the image forming apparatus is not limited to a printer, and may be a copying apparatus, a facsimile, or a multifunction machine having a plurality of functions.
１ 装置本体
１０ インクカートリッジ
３３ キャリッジ
３４ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１００ 本体フレーム
１１０ 振動板
１１１ 圧電素子
１１２ ベース
１２０ 流路板
１２０ａ 空間部
１３０ ノズル板
１３１ ノズル
１３２ スリット（変形防止構造）
１３３ 溝（変形防止構造）
１３３ｂ 連絡部
１３４ 可撓性シート
１４０ フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apparatus main body 10
DESCRIPTION OF
133 Groove (deformation prevention structure)
133b
Claims (5)
前記ノズル板に、前記個別液室内の圧力が上昇した際の隣接チャネルでのノズル板の変形を防止する変形防止構造が設けられており、
前記変形防止構造が、前記ノズル板に設けられたスリットであり、
前記スリットの少なくとも一方側が可撓性シート部材により閉塞されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle plate on which nozzles for discharging liquid droplets are formed, and a flow channel plate that is joined to the nozzle plate to form a flow channel for supplying liquid, and discharges liquid droplets from the individual liquid chambers through the nozzles. In the liquid discharge head
The nozzle plate is provided with a deformation preventing structure for preventing deformation of the nozzle plate in an adjacent channel when the pressure in the individual liquid chamber rises ,
The deformation preventing structure is a slit provided in the nozzle plate;
A liquid discharge head, wherein at least one side of the slit is closed by a flexible sheet member .
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