JP6561987B2 - Inkjet head and inkjet recording apparatus - Google Patents
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Description
本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、インク中に含まれる粒子の沈降によるノズル詰りを簡単な構成で抑制できるようにしたインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet head and an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet head and an ink jet recording apparatus that can suppress nozzle clogging due to sedimentation of particles contained in ink with a simple configuration.
従来、インク溶媒中に比重の大きい粒子(スペーサー粒子、顔料等)を含むインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出して媒体上に画像等を形成する技術が知られている(特許文献1〜3)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for forming an image or the like on a medium by ejecting ink containing particles (spacer particles, pigment, etc.) having a large specific gravity in an ink solvent from a nozzle of an inkjet head is known (
粒子は比重が大きいほどインク中で沈降し易い。沈降した粒子が圧力室内に堆積するとノズル詰りの原因となる。このため、特許文献1、3では、インクジェットヘッドに設けられたインク貯留室内のインクを外部との間で循環させることにより、インクジェットヘッド内での粒子の沈降を抑制するようにしている。なお、特許文献4、5にもインクジェットヘッドの内部と外部との間でインクを循環させる技術が開示されているが、粒子の沈降を抑制することの開示はない。
The particles are more likely to settle in the ink as the specific gravity increases. If the settled particles accumulate in the pressure chamber, nozzle clogging may occur. For this reason, in
装置の稼働中、常時インクは循環している。しかし、循環ポンプが停止する装置の稼働停止時はもちろん、装置の稼働中でもわずかな循環量の変動等があった場合は粒子が沈降するおそれがある。 During the operation of the apparatus, the ink is constantly circulating. However, when the apparatus in which the circulation pump is stopped is stopped, as well as when there is a slight change in the amount of circulation even while the apparatus is in operation, the particles may settle.
沈降した粒子が圧力室内に入り込んだ場合、インクを再度循環させても排出させることが困難である。このため、装置の稼働開始直後等には、一般に、ノズルから所定量のインクを強制的に排出したり、ノズルからインクを強制的に吸引したりすることによって、粒子濃度が高くなった圧力室内のインクを新たなインクと置換する作業を行っている。しかし、この作業はその都度インクの消費を伴うため、インクの無駄が多くなるという問題がある。 When the settled particles enter the pressure chamber, it is difficult to discharge even if the ink is circulated again. For this reason, immediately after the start of operation of the apparatus, generally, a pressure chamber in which the particle concentration is increased by forcibly discharging a predetermined amount of ink from the nozzle or forcibly sucking ink from the nozzle. Work to replace the ink with new ink. However, since this operation involves consumption of ink each time, there is a problem that waste of ink increases.
また、特許文献3には、インク中の異物を除去するフィルターが、インク循環を行う供給管及び排出管の接続部位とインク貯留室内に面する圧力室のインク入口との間に、全てのインク入口を覆うように配置されている。本発明者が検討したところ、この場合、フィルターが大きな圧力損失となるため、供給管及び排出管を介してインクの循環を行っても、フィルターを越えたインク入口側の領域では、インクの循環流速が低下し、インク貯留室内にフィルターがない場合と比べて粒子の沈降が発生し易くなることも判明した。なお、特許文献6にもフィルターを備えたインクジェットヘッドが開示されているが、インク中の粒子の沈降に関する開示はない。 In Patent Document 3, a filter that removes foreign matters in ink includes all ink between a connection portion of a supply pipe and a discharge pipe that circulates ink and an ink inlet of a pressure chamber facing the ink storage chamber. It is arranged so as to cover the entrance. As a result of studies by the present inventors, in this case, since the filter has a large pressure loss, even if the ink is circulated through the supply pipe and the discharge pipe, the ink circulates in the region on the ink inlet side beyond the filter. It has also been found that the flow velocity is reduced and particle settling is more likely to occur than when there is no filter in the ink reservoir. Patent Document 6 also discloses an ink jet head provided with a filter, but there is no disclosure regarding sedimentation of particles in the ink.
そこで、本発明は、インク中に含まれる粒子の沈降によるノズル詰りを簡単な構成で抑制することのできるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus that can suppress nozzle clogging due to sedimentation of particles contained in ink with a simple configuration.
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
1.インク溶媒中に該インク溶媒よりも比重の大きい粒子を含むインクを吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第1の送出口を有し、前記流入口及び前記第1の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、
前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備えるインクジェットヘッド。1. A nozzle for discharging ink containing particles having a specific gravity greater than that of the ink solvent in the ink solvent;
A pressure chamber communicating with the nozzle;
The ink inlet communicates with the ink inlet of the pressure chamber, and has an ink inlet and a first outlet, so that the ink can be circulated by an external circulation means through the inlet and the first outlet. A configured ink storage chamber;
An ink jet head, comprising: a particle receiving member that is disposed inside the ink storage chamber and is spaced from the ink inlet and covers the ink inlet, and receives the particles that settle.
2.前記流入口及び前記第1の送出口は、前記インク貯留室内の前記粒子受け部材を挟んで前記インク入口側とは反対側に位置する壁面に形成されている前記1記載のインクジェットヘッド。 2. 2. The inkjet head according to 1, wherein the inlet and the first outlet are formed on a wall surface opposite to the ink inlet side across the particle receiving member in the ink storage chamber.
3.前記インク貯留室は、前記流入口及び前記第1の送出口と前記粒子受け部材との間に、前記インク中の夾雑物を除去するフィルターを有する前記1又は2記載のインクジェットヘッド。 3. 3. The ink jet head according to 1 or 2, wherein the ink storage chamber has a filter for removing contaminants in the ink between the inlet and the first delivery port and the particle receiving member.
4.前記粒子受け部材は、前記粒子を受け止める面が凸面である前記1、2又は3記載のインクジェットヘッド。 4). 4. The ink jet head according to 1, 2, or 3, wherein the particle receiving member has a convex surface for receiving the particles.
5.前記インク貯留室内に、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を、前記粒子受け部材と一体又は別体に有する前記1〜4のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 5. The inkjet head according to any one of 1 to 4, wherein a damper member for attenuating a pressure wave generated by a pressure change in the pressure chamber is provided in the ink storage chamber integrally or separately from the particle receiving member.
6.前記ダンパー部材は前記粒子受け部材に一体に設けられ、
前記粒子受け部材の前記インク入口に対向する面が、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面を構成している前記5記載のインクジェットヘッド。6). The damper member is provided integrally with the particle receiving member,
6. The ink jet head according to 5, wherein a surface of the particle receiving member facing the ink inlet constitutes a damper surface that attenuates a pressure wave generated by a pressure change in the pressure chamber.
7.前記圧力室は複数列設けられ、
前記粒子受け部材は、前記インク入口と前記ダンパー面との間の離間距離が、当該インク入口とそれに隣接する前記圧力室の列の前記インク入口との間の離間距離よりも小さくなるように配置されている前記6記載のインクジェットヘッド。7). The pressure chambers are provided in a plurality of rows,
The particle receiving member is disposed such that a separation distance between the ink inlet and the damper surface is smaller than a separation distance between the ink inlet and the ink inlet of the row of pressure chambers adjacent thereto. 7. The inkjet head as described in 6 above.
8.前記1〜7のいずれかに記載のインクジェットヘッドと、
前記流入口及び前記第1の送出口を介して前記インク貯留室の内部と外部との間で前記インクを循環させる循環手段と、
前記インクの吐出動作時、前記インクを常時循環させるように前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有するインクジェット記録装置。8). The inkjet head according to any one of 1 to 7;
A circulating means for circulating the ink between the inside and the outside of the ink storage chamber via the inlet and the first outlet;
An ink jet recording apparatus comprising: control means for controlling driving of the circulation means so that the ink is always circulated during the ink ejection operation.
9.前記循環手段による前記インクの循環量を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段による循環量の検出結果から前記インクの循環量の変動があったことを判別した際に、インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御する前記8記載のインクジェット記録装置。9. Detecting means for detecting the circulation amount of the ink by the circulation means;
When the control means determines that the ink circulation amount has changed from the result of detection of the circulation amount by the detection means, the control means increases the ink circulation amount more than that during the ink ejection operation. 9. The ink jet recording apparatus as described in 8 above, which controls the driving of the circulation means.
10.前記インクジェットヘッドは、前記粒子受け部材の近傍に、前記インク貯留室内のインクを外部に流出させる第2の送出口をさらに有し、
インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御する際、前記インク貯留室内のインクを前記第2の送出口から外部に流出させる前記9記載のインクジェット記録装置。10. The inkjet head further includes a second delivery port that causes the ink in the ink storage chamber to flow outside in the vicinity of the particle receiving member,
10. The inkjet according to 9, wherein the ink in the ink storage chamber is caused to flow out from the second delivery port when controlling the driving of the circulation means so as to increase the amount of ink circulation more than that during the ink ejection operation. Recording device.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図2は図1中の(ii)−(ii)線に沿って切断したインクジェットヘッドの断面図、図3は図1に示すインクジェットを備えたインクジェット記録装置のインク循環系を示す模式図である。 1 is an exploded perspective view showing an example of an ink jet head according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the ink jet head taken along line (ii)-(ii) in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the ink circulation system of the inkjet recording device provided with the inkjet.
インクジェットヘッド1は、図1中の下から順に、ノズルプレート11、ヘッドチップ12、配線基板13、マニホールド部材14を有し、これらが互いに接着されることによって構成されている。なお、ここでは、インクジェットヘッド1のノズルプレート11が最も下位となるように配置され、ノズル面の垂直方向にインクを吐出するものを例示している。
The
ヘッドチップ12は六面体形状をしており、本発明における圧力室であるチャネル121が設けられている。各チャネル121は、ヘッドチップ12のノズルプレート11側の面と配線基板13側の面とに亘ってストレート状に貫通するように形成されている。ここでは7つのチャネル121が、図1中のX方向に沿って並設されることによって1列のチャネル列を形成し、このチャネル列がX方向と交差するY方向に沿って4列配列されている。しかし、本発明においてインクジェットヘッド1が備えるチャネル121の数は少なくとも1つであればよい。また、チャネル121が複数設けられる場合、複数のチャネル121によって構成されるチャネル列の列数は少なくとも1列あればよい。
The
このヘッドチップ12は、各チャネル列において隣り合うチャネル121、121の間を仕切る隔壁122の少なくとも一部が、分極処理された圧電素子によって形成されている。各隔壁122の両面には駆動電極(図示せず)が形成されている。隔壁122は、その両面の駆動電極に所定電圧の駆動信号が印加されることによってせん断変形し、一対の隔壁122、122に挟まれるチャネル121の容積を膨張、収縮させる。これにより、チャネル121内に圧力波が発生し、チャネル121内のインクに吐出のための圧力が付与される。
In the
ノズルプレート11には複数のノズル111が形成されている。各ノズル111はチャネル121の内部と連通している。隔壁122の変形によって吐出のための圧力が付与されたチャネル121内のインクは、インク出口121aを通ってノズル111から吐出される。なお、インク出口121aは、ヘッドチップ12における図2中の下側のチャネル121の開口部である。
A plurality of
配線基板13は、ヘッドチップ12との接合面よりも大きな面積を有する平板状の薄板であり、例えばガラス、セラミックス、シリコン、合成樹脂等によって形成されている。配線基板13のヘッドチップ12側の面に、該ヘッドチップ12の各駆動電極と電気的に接続される不図示の配線が形成されている。ヘッドチップ12から張り出した配線基板13の領域は、この配線と駆動回路(図示せず)との間を電気的に接続するフレキシブル基板等の外部配線部材(図示せず)の接続部となっている。
The
また、配線基板13には、ヘッドチップ12が接合される領域内に、ヘッドチップ12においてインクの吐出を行うチャネル121にそれぞれ対応して貫通孔131が個別に形成されている。チャネル121の内部は、それと対応する貫通孔131と連通している。貫通孔131のヘッドチップ12側の開口部は、チャネル121の開口部とほぼ同等の面積を有し、該チャネル121の開口部と同一形状となるように形成されている。
Further, in the
マニホールド部材14は、一面が開口する箱型に形成され、この開口を塞ぐように配線基板13と接合されることによって、チャネル121にインクを供給するインク貯留室141を形成している。配線基板13の各貫通孔131は、このインク貯留室141に向けて開口している。インク貯留室141内に臨む各貫通孔131の開口部は、それに対応するチャネル121のインク入口131aを構成している。なお、本実施形態ではヘッドチップ12に複数のチャネル121が形成され、各インク入口131aがインク貯留室141内に臨んでいるため、このインク貯留室141は、インクを吐出させる全てのチャネル121に共通にインクを供給する共通インク室を構成している。
The
インク貯留室141を構成するマニホールド部材14は、インクを流入させる流入口143と、インク貯留室141のインクを流出させる送出口144(第1の送出口)とを有している。流入口143及び送出口144は、インク貯留室141内において、後述する粒子受け部材15を挟んでインク入口131aとは反対側に位置するいずれかの壁面に形成されていることが好ましい。この場合は、流入口143及び送出口144よりもインク貯留室141内の下部側(インク入口131a側)でインクの循環量が少なくなる傾向があり、粒子の沈降が起こり易くなるため、粒子受け部材15を設けることによる本発明の効果が顕著に得られるからである。ここでは、流入口143及び送出口144は、インク貯留室141内において粒子受け部材15を挟んでインク入口131aとは反対側に位置する天井壁面142に形成した態様を示している。この態様は、インク貯留室141内の下部側で粒子の沈降がより起こり易くなり、本発明の効果がより顕著に得られるために好ましい。流入口143及び送出口144には、図3に示すインク供給管201及びインク返送管202の一端と接続するためのジョイント部143a、144aが突設されている。
The
図3に示すように、インクジェット記録装置100は、インクジェットヘッド1の外部に、インクが貯留されるインクタンク203を有している。インク供給管201及びインク返送管202の他端は、このインクタンク203内に配置されている。インク供給管201の途中には、循環手段としての循環ポンプ204が設けられている。そして、この循環ポンプ204の駆動によって、インクタンク203内のインクが、インク供給管201、ジョイント部143a及び流入口143を通って、図2に示すようにインク貯留室141内に供給される。インク貯留室141内のインクは、図2に示す送出口144、ジョイント部144a及びインク返送管202を通って、インクタンク203(図3参照)に戻されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the ink
なお、図3中の符号200は、循環ポンプ204のON/OFF及び駆動量(インクの循環量)を制御する制御手段としての制御部である。この制御部200は、インクジェット記録装置100におけるインクジェットヘッド1の駆動やその他の駆動部を制御する制御部を兼用することができる。
Note that
ここで、本発明において使用されるインクについて説明する。インクはインク溶媒と粒子とを含んでいる。粒子はノズル111(一般にφ20〜30μm)から吐出可能なサイズで、インク溶媒よりも比重の大きいものである。具体的な粒子としては、例えば、酸化チタン等の顔料粒子や液晶表示装置の基板間のセルギャップを一定に維持するためのスペーサー粒子の他、セラミック粒子、蛍光体粒子等が挙げられる。一般的な顔料インクに含まれる顔料粒子(粒径約0.1μm)よりも大きいものを使用する場合に、特に粒子の沈降が問題となり易い。従って、本発明の適用によって顕著な効果が得られる。なお、粒径は体積平均粒径で定義される。体積平均粒径は、レーザー式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所製)やマルチタイザーIII(コールター社製)で測定することができる。 Here, the ink used in the present invention will be described. The ink includes an ink solvent and particles. The particles have a size that can be ejected from a nozzle 111 (generally φ20 to 30 μm) and have a specific gravity greater than that of the ink solvent. Specific particles include, for example, pigment particles such as titanium oxide, spacer particles for maintaining a constant cell gap between substrates of a liquid crystal display device, ceramic particles, phosphor particles, and the like. When using particles larger than pigment particles (particle size of about 0.1 μm) contained in a general pigment ink, the sedimentation of the particles tends to be a problem. Therefore, a remarkable effect can be obtained by applying the present invention. The particle size is defined by the volume average particle size. The volume average particle size can be measured with a laser type particle size distribution analyzer LA-920 (manufactured by Horiba Seisakusho) or Multitizer III (manufactured by Coulter).
インク溶媒は、インクジェットヘッド1から吐出させることができる液体であればよく、特に問わない。通常は揮発性の有機溶媒または水系溶媒、これらの混合溶媒を用いることができる。粒子とインク溶媒との比率は、ノズル111から吐出可能な範囲で適宜設定することができる。
The ink solvent is not particularly limited as long as it is a liquid that can be discharged from the
インクは、ヒーター等の加温手段によって所定温度まで加温し、粘度をノズル111からの吐出に適した粘度まで低下させて使用するインクであってもよい。加温手段は、いずれも図示しないが、例えばインクを貯留するインクタンク203、インクジェットヘッド1のマニホールド部材14、インク供給管201等に設けることができる。
The ink may be ink that is used after being heated to a predetermined temperature by a heating means such as a heater and the viscosity is reduced to a viscosity suitable for ejection from the
インク貯留室141の内部に粒子受け部材15が配設されている。粒子受け部材15は、インク貯留室141内のインク中の粒子がインク入口131aに向けて沈降する際、その粒子がインク入口131aを介してチャネル121内に入り込むことがないように、沈降する粒子をその上面151で受け止める部材である。粒子受け部材15は、インク入口131aから離間し、且つ、インク入口131aを覆うように配置されている。
A
なお、インク入口131aを覆うとは、インク中の粒子が沈降する方向に沿う方向からインク入口131aを観察した場合に、該インク入口131aが粒子受け部材15で遮蔽される状態のことをいう。一般に、インク入口131aが配列される面に対して垂直な方向から粒子受け部材15を投影したときに、インク入口131aは粒子受け部材15の投影領域の内側に配置される状態となる。
The term “covering the
粒子受け部材15は、沈降する粒子を上面151で受け止めて載置することができるように、粒子やその他のインク中の夾雑物を通過させる孔や隙間等を有していない。図示する態様では平面視で矩形状に形成されているが、インク入口131aを覆って沈降する粒子を受け止めることができるものであれば、円形状、楕円形状、多角形状等任意である。
The
粒子受け部材15の上面151の面積は、マニホールド部材14の開口面積よりも小さい。このため、図2に示すように、粒子受け部材15の周囲とインク貯留室141の内側壁面との間に、インク入口131aへのインクの流路141aが確保されている。
The area of the
本実施形態に示すインクジェットヘッド1のようにノズル111から垂直方向にインクを吐出するように配置される場合、粒子受け部材15は、図1に示すように、インク貯留室141に臨む全てのインク入口131aを覆うことができる程度の大きさを有することが好ましい。これにより、全てのインク入口131aで、沈降する粒子の侵入を抑制することができる。
When the
しかし、粒子受け部材15は、必ずしも全てのインク入口131aを覆う大きさに形成する必要はなく、インク入口131aの配列数、インク貯留室141の内部形状、インクジェットヘッド1の配置角度、粒子の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、粒子受け部材15は、インク貯留室141内で特に粒子が沈降し易い領域に配置されたいずれか1つ又は複数のインク入口131aのみを覆う程度の大きさであってもよい。
However, the
また、インクジェットヘッド1におけるインク貯留室141内には、流入口143及び送出口144と粒子受け部材15との間に、フィルター16が設けられている。フィルター16は本発明において好ましく設けられる。フィルター16は全てのインク入口131aの上方を覆うように、インク貯留室141を構成しているマニホールド部材14の全ての内壁面に亘って張設されている。このフィルター16は、インク中の粒子以外の夾雑物を除去するものである。従って、フィルター16は粒子が通過可能な程度の目合いを有している。
In addition, a
インク貯留室141内は、このフィルター16を境にして上側領域と下側領域とに分けられている。上側領域には、流入口143及び送出口144が配置されている。下側領域には、インク入口131aが臨んでいる。
The
次に、このインクジェットヘッド1及びインクジェット記録装置100の作用について説明する。
Next, operations of the
インクジェットヘッド1の駆動中は、制御部200によって制御される循環ポンプ204の駆動によって、インク供給管201とインク返送管202を介して、インクタンク203内とインクジェットヘッド1のインク貯留室141内との間で常時インクが循環している。これにより、インク貯留室141内でのインク中の粒子の沈降は抑制される。しかし、装置の稼働終了によって循環ポンプ204が駆動停止した後や循環ポンプ204の駆動中でも、わずかな循環量の変動があるとインク貯留室141内のインク中の粒子の沈降が起こり得る。
During driving of the
このとき、粒子はインク入口131aに向けて沈降するが、インク入口131aの手前の粒子受け部材15の上面151で受け止められる。これにより、このインクジェットヘッド1及びこれを備えたインクジェット記録装置100によれば、過剰の粒子がインク入口131aからチャネル121内に入り込むことが抑制され、インク中に含まれる粒子の沈降によるノズル詰りを、インク貯留室141内に粒子受け部材15を配置するだけの簡単な構成で抑制することができる。
At this time, the particles settle toward the
特に、本実施形態のように、インクの循環を行う流入口143及び送出口144が、インク貯留室141内の天井壁面142に形成されている場合、インクは主にインク貯留室141内の上部側で多く循環し、インク入口131aが配置される下部側では循環量は少なくなる傾向がある。このため、インク貯留室141内の下部側で粒子の沈降が起こり易くなる。しかし、粒子受け部材15は、沈降する粒子を効果的に受け止めることができるため、インク入口131aへの粒子の侵入を抑制することができる。
In particular, when the
また、本実施形態のように、インク貯留室141内にフィルター16を有し、フィルター16を挟んでインク入口131a側と反対側に流入口143や送出口144が配置される場合、インク貯留室141内のインクは、フィルター16を境にした下側領域では循環流速が低下してインクが流動しにくく、わずかな循環量の変動でも沈降が起こり易くなる。粒子受け部材15は、フィルター16よりもインク入口131a側に近接して配置されているため、このフィルター16の下側領域で沈降する粒子を粒子受け部材15で効果的に受け止めることができ、インク入口131aへの粒子の侵入を効果的に抑制することができる。
Further, as in the present embodiment, when the
本発明において、粒子受け部材15の上面151は、凹面とすることもできるが、平坦面又は凸面であることが好ましい。凹面の場合、上面151で受け止められた粒子は、循環ポンプ204の駆動再開時又は循環量の復帰時にインクが流動しても、凹面の底部が淀みとなって堆積した粒子を舞い上がらせにくく、粒子をインク中に分散させることが困難となる。しかし、上面151を平坦面や凸面とすることによって、インクが流動した際、上面151に堆積した粒子を舞い上がらせ易くすることができ、粒子をインク中に効果的に分散させることができる。
In the present invention, the
特に図1、図2に示すように上面151は凸面である方が、インクが流動した際に、上面151に堆積した粒子をより舞い上がらせ易くすることができるために好ましい。ここでは、上面151を緩やかに湾曲する凸面に形成することで、インクが流動した際に上面151に淀みが形成されず、粒子が舞い上がり易くするようにした。その凸面形状は、受け止められた粒子が上面151から自然に落下しない程度の傾斜で突出しているものであれば特に問わない。例えば上面151のほぼ中央部を頂点として緩やかな角度で突出する円錐状、角錐状等に形成することもできる。また、頂部が平坦面となる台形状や、ほぼ中央部を頂部とする階段状に形成することもできる。
In particular, as shown in FIGS. 1 and 2, it is preferable that the
ところで、インクジェット記録装置100は、ノズル111からインクを吐出して画像記録動作を行う通常時は、流入口143と送出口144とを介して常時インク循環を行っている。しかし、装置の稼働開始によって循環ポンプ204の駆動を開始させた後で、インクの循環量の変動があったことが判別された際、インクの通常の吐出動作時よりもインクの循環量を増加させるように循環ポンプ204の駆動を制御することが好ましい。
By the way, the ink
このようにインクの循環量の変動があった場合は、インク中の粒子が沈降し易くなることにより、粒子受け部材15の上面151に粒子が沈降して堆積している可能がある。この場合にインクの循環量をインクの通常の吐出動作時よりも増加させることによって、粒子受け部材15の上面151に沈降、堆積した粒子を効果的に舞い上がらせてインク貯留室141内に分散させることができる。これにより、粒子受け部材15近傍の粒子濃度が高いインクが、インクの再循環時にインク入口131aに直ちに流入してしまうことを抑制することができる。
When there is a change in the circulation amount of the ink as described above, the particles in the ink are likely to settle, so that the particles may settle and accumulate on the
循環量の変動は、図3に示すように、インクの循環量を検出する検出手段としての流量計207を、例えば循環ポンプ204よりも下流側のインク供給管201に設け、それによって検出されるインクの流量を監視することによって検出することができる。制御部200は、この検出値がある設定値の下限値を下回ったことを検出した場合に、沈降を起こし易い循環量の変動があったことを判別することができる。
As shown in FIG. 3, the fluctuation of the circulation amount is detected by providing a
このようにインクの循環量を一時的に増加させることは、装置を稼働させて循環ポンプ204の駆動を開始させた後で、ノズル111からインクの吐出を開始する前に所定期間だけ行うようにすることも好ましい。装置の稼働停止時に粒子受け部材15の上面151に沈降、堆積した粒子を効果的に舞い上がらせ、インク貯留室141内に分散させることができる。このため、上記同様に、粒子受け部材15近傍の粒子濃度が高いインクが、インクの再循環時にインク入口131aに直ちに流入してしまうことを抑制することができる。
In this way, temporarily increasing the ink circulation amount is performed for a predetermined period after the apparatus is operated and the
ところで、本実施形態に示すインクジェットヘッド1及びこれを備えたインクジェット記録装置100では、図1〜図3に示すように、マニホールド部材14の粒子受け部材15の近傍の側壁面に、インク貯留室141内のインクを外部に流出させるもう一つの送出口145(第2の送出口)が形成されている。より詳細には、この送出口145はインク貯留室141内のフィルター16とインク入口131aが配列された配線基板13との間の側壁面に形成されている。送出口145にはジョイント部145aが突設されている。
Incidentally, in the
図3に示すように、インク返送管202のインクジェットヘッド1側の端部は、分岐管部202aと202bとに分岐している。一方の分岐管部202aは、第1の送出口である送出口144のジョイント部144aと接続されている。また、他方の分岐管部202bは、第2の送出口である送出口145のジョイント部145aと接続されている。これら分岐管部202a、2022bには、それぞれ開閉弁205、206が設けられている。開閉弁205、206の開閉は、制御部200によって制御されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the end portion of the
そして、画像記録動作を行う通常動作時、インクジェット記録装置100は、開閉弁205を開き、開閉弁206を閉じて、流入口143と第1の送出口である送出口144とを介してインク循環を行っている。しかし、上述したように循環量の変動があったことが判別された場合や装置稼働直後には、制御部200は、開閉弁205を閉じ、開閉弁206を開いて、流入口143と第2の送出口である送出口145を介してインク循環を行うようにすることが好ましい。
In the normal operation in which the image recording operation is performed, the ink
これにより、流入口143からインク貯留室141内に流入したインクは、フィルター16を通って、該フィルター16よりも下側領域の粒子受け部材15に近い送出口145から外部に流出されるようになる。このため、粒子受け部材15の上面151に沈降、堆積した粒子をより効果的に舞い上がらせることができると共に、舞い上がらせた粒子を送出口145からインク貯留室141の外部に速やかに排出させることができる。従って、インクの再循環直後の粒子濃度が高い粒子受け部材15近傍のインクが、インクの再循環時にインク入口131aに直ちに流入してしまうことをより効果的に抑制することができる。
As a result, the ink that has flowed into the
本発明における粒子受け部材15は、インク吐出時のチャネル121内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を有していることが好ましい。これにより、インク吐出時にチャネル121内で発生する圧力波が他のチャネル121に伝播することによって圧力変動を発生させるクロストークの問題を抑制することができる。
The
本実施形態では、このようなダンパー部材を一体に有する粒子受け部材15を例示している。ダンパー部材は、インク貯留室141内に粒子受け部材15とは別体に設けることもできる。しかし、粒子受け部材15がダンパー部材を一体に有することにより、粒子受け部材15がダンパー部材を兼用するため、インク貯留室141内に粒子受け部材15とは別部材としてダンパー部材を設ける必要がなく、構造簡単でコンパクトなインクジェットヘッド1とすることができる。
In this embodiment, the
ダンパー部材を有する粒子受け部材15は、沈降する粒子を受け止める機能を有する上面151よりも下側(インク入口131a側)の部位にダンパー機能を持たせることができる。ここでは、図1、図2に示すように、粒子受け部材15におけるインク入口131aに対向する下面が、チャネル121内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面152を構成している。すなわち、この粒子受け部材15は、矩形枠状のフレーム153の上面151によって沈降する粒子を受け止め、下面のダンパー面152によって圧力波を緩衝するように構成されている。
The
ここで、フレーム153は、剛性を有する部材によって上面151と一体に形成されている。ダンパー面152とされるフレーム153の下面側は開口しており、この開口を塞ぐように可撓膜が設けられている。ダンパー面152は、この可撓膜によって形成されている。
Here, the
上面151及びフレーム153のうちの少なくとも一部が金属で形成されていることが好ましい。金属は上面151及びフレーム153の一部の壁面に使用されていてもよいし、全ての壁面を形成するものでもよい。一般に、金属はインク(液体)よりも熱伝導率が高いため、インク貯留室141内のインクの温度分布を素早く均一化することができる。これにより、温度分布に起因する粘度のばらつきを抑え、安定した吐出を行うことができる。
It is preferable that at least a part of the
金属としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導率が良好な金属を好ましく使用することができる。このような金属は、インク貯留室141内のインクと直に接するように、上面151やフレーム153の表面に露出していることが好ましい。
As the metal, for example, a metal having good thermal conductivity such as aluminum, copper, and stainless steel can be preferably used. Such metal is preferably exposed on the
ダンパー面152を形成する可撓膜は、フレーム153の下面側の開口を塞ぐように張り付けられている。そして、これら上面151、フレーム153と可撓膜によって画成される内部空間によってダンパー室154が構成されている。ダンパー室154には例えば空気等の気体が封入されている。
The flexible film forming the
可撓膜としては合成樹脂製フィルムを用いることができる。合成樹脂としては、例えばPI(ポリイミド)、LCP(液晶ポリマー)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)等が挙げられる。可撓膜の厚みは、特に限定されるものではないが、可撓膜によるダンパー効果を効果的に発揮させる観点から、10μm以上150μm以下とすることが好ましい。 A synthetic resin film can be used as the flexible membrane. Examples of the synthetic resin include PI (polyimide), LCP (liquid crystal polymer), PET (polyethylene terephthalate), PE (polyethylene), and PP (polypropylene). Although the thickness of a flexible film is not specifically limited, It is preferable to set it as 10 to 150 micrometers from a viewpoint of exhibiting the damper effect by a flexible film effectively.
ダンパー部材を有する粒子受け部材15は、ダンパー面152が配線基板13に配列されたインク入口131aと対向するようにインク貯留室141内に配置される。本実施形態に示すように複数のチャネル列を有するインクジェットヘッド1の場合、粒子受け部材15は、インク貯留室141内において、少なくとも一つのインク入口131aとダンパー面152との間の離間距離D(図2参照)が、当該インク入口131aと、該インク入口131aの隣りのチャネル列のインク入口131aとの間の離間距離よりも小さくなる位置に配置されていることが好ましい。
The
これにより、チャネル121からインク入口131aを通ってインク貯留室141内に伝播した圧力波のうち、ダンパー面152に向けて直進する成分を直ちに可撓膜からなるダンパー面152に衝突した圧力波は、ダンパー室153に封入されている気体の圧縮によって、ダンパー面152が撓み変形することによって吸収される。このとき、離間距離Dによって規定されるインク入口131aからダンパー面152までの直線距離は、隣りの列のインク入口131aまでの距離よりも近いので、インク入口131aからインク貯留室141内に伝播した圧力波は、隣りの列のインク入口131aに到達する前にダンパー面152によって吸収される。
As a result, of the pressure waves propagating from the
従って、このようにダンパー面152を有する粒子受け部材15によれば、インク入口131aからインク貯留室141内に伝播した圧力波を、隣りのチャネル列のインク入口131aに到達する前に吸収して低減し、インク貯留室141を介して連通している隣り合うチャネル列のチャネル121に与えるクロストークの影響を低減することができる。
Therefore, according to the
この離間距離Dは、インク入口131aからダンパー部材152の可撓膜152に向けた垂直の距離である。この離間距離Dは、隣り合うチャネル列間のクロストークの影響をより効果的に低減する観点から、隣り合うチャネル列におけるインク入口131a間の距離をそれぞれd1、d2、d3(図4参照)とするとき、D<d1、且つ、D<d2、且つ、D<d3であることが好ましい。
The separation distance D is a vertical distance from the
すなわち、ダンパー面152を有する粒子受け部材15は、離間距離Dが、隣り合うチャネル列のインク入口131a、131a間の距離d1、d2、d3のいずれとの比較でも、その距離d1、d2、d3よりも小さくなるようにインク貯留室141内に配置されていることが好ましい。このとき、インク入口131aから粒子受け部材15を見た場合、隣りのチャネル列のインク入口131aまでの距離よりも粒子受け部材15のダンパー面152までの距離の方が近くなる。
That is, the
なお、上記距離d1、d2、d3は、一つのチャネル列内のインク入口(これをインク入口Aとする。)と、その隣りのチャネル列内においてインク入口Aに最も近接したインク入口(これをインク入口Bとする。)との間の最短距離である。この距離d1、d2、d3は、一般には、図4に示すように、隣り合うチャネル列のインク入口131a、131a間に形成される列間間隙の幅となる。距離d1、d2、d3は同一の値でなくてもよい。
The distances d1, d2, and d3 are the ink inlets in one channel row (hereinafter referred to as ink inlet A) and the ink inlets closest to the ink inlet A in the adjacent channel row (this is referred to as “ink inlet A”). The shortest distance from the ink inlet B). The distances d1, d2, and d3 are generally the widths of the inter-column gaps formed between the
本実施形態に示すインクジェットヘッド1は、図2中に破線で示す直線Lのように、インク入口131a、インク出口121a及びノズル111が一直線上に配置され、この直線Lがダンパー面152と交差している。この構成によれば、チャネル121内で発生してインク入口131aに向かう圧力波の成分をダンパー面152で直接吸収できる。従って、圧力波の吸収効果が最も高く、クロストークの影響を低減する効果が顕著に得られるために好ましい。
In the
粒子受け部材15をインク入口131aから所定の離間距離Dをおいて配置させる手段は特に問わない。例えば図5に示すように、粒子受け部材15に適宜数の脚部155を突設しておくことが挙げられる。この脚部155の先端を配線基板13に当接させて粒子受け部材15をインク貯留室141内に配置させれば、脚部155の突出高さによって離間距離Dを容易に規定することができる。脚部155は配線基板13側に突設してもよい。
There is no particular limitation on the means for arranging the
その他、図示しないが、粒子受け部材15とインク貯留室141の内壁面との間に支柱を架け渡して、粒子受け部材15を配線基板13から所定の離間距離Dとなるように支持してもよい。
In addition, although not shown, a support may be bridged between the
以上、本発明におけるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば以下に例示される実施形態とすることもできる。 The embodiments of the ink jet head and the ink jet recording apparatus according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited thereto, and may be, for example, the embodiments exemplified below.
インクジェットヘッド1は、チャネル121がインク入口131aからインク出口121aにかけてストレート状に形成されたヘッドチップ12を有するものに限らない。例えば、チャネルがインク出口からインク入口に向かうに従って、次第に溝深さが浅くなるように形成され、インクの吐出方向に対して交叉する方向から各チャネルにインクが供給されるように構成されるものであってもよい。
The
また、インクジェットヘッド1は、チャネル121と隔壁122とが交互に並設されたせん断モード型のものに限らない。例えば圧力室内のインクを加熱した際に発生する気泡の破裂作用によって圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドや、圧力室の一壁面を振動板とし、この振動板をPZT等の圧電素子への電圧の印加によって振動させて圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドであってもよい。
The
さらに、以上の実施形態におけるインクジェットヘッド1は、ストレート状のチャネル121を有し、垂直方向にインクを吐出させるように配置されるものを例示した。このようなインクジェットヘッド1は、インク中の沈降した粒子が圧力室に入り込み易いため、本発明の適用によって顕著な効果が得られるために好ましい。しかし、本発明においてインクジェットヘッドは、インクを垂直方向でなく斜め下向きに吐出させるように配置されるものであってもよい。この場合、粒子受け部材15は、インクジェットヘッドの配置角度に応じて、上面151がほぼ水平面となるようにインク貯留室141内に配置されることはもちろんである。
Furthermore, the
また、粒子受け部材15は、1つのインク貯留室141内に1つだけ配置させるものに限らず、1つのインク貯留室141内に必要に応じて複数に分割して配置するようにしてもよい。例えば、インク貯留室141内でも特に粒子が沈降し易い部位に配置された1又は複数のインク入口131aを個別に覆うように、複数の粒子受け部材15をそれぞれ配置するようにしてもよいし、チャネル毎又はチャネル列毎にそれぞれ粒子受け部材15を配置するようにしてもよい。
Further, the
さらに、インクジェットヘッド1において、フィルターは流入口143のジョイント部143aに設けてもよい。
Further, in the
さらに、インクジェット記録装置は、1つのインクジェットヘッドを備えるものに限らず、以上説明したいずれかのインクジェットヘッドを複数備えるものであってもよい。 Furthermore, the ink jet recording apparatus is not limited to one provided with one ink jet head, and may include a plurality of any one of the ink jet heads described above.
1:インクジェットヘッド
11:ノズルプレート
111:ノズル
12:ヘッドチップ
121:チャネル(圧力室)
121a:インク出口
122:隔壁
13:配線基板
131:貫通孔
131a:インク入口
14:マニホールド部材
141:インク貯留室
141a:インク流路
142:天井壁面
143:流入口
143a:ジョイント部
144:送出口(第1の送出口)
144a:ジョイント部
145:送出口(第2の送出口)
145a:ジョイント部
15:粒子受け部材
151:上面
152:ダンパー面
153:フレーム
154:ダンパー室
155:脚部
16:フィルター
100:インクジェット記録装置
200:制御部
201:インク供給管
202:インク返送管
202a、202b:分岐管部
203:インクタンク
204:循環ポンプ
205、206:開閉弁
207:流量計1: Inkjet head 11: Nozzle plate 111: Nozzle 12: Head chip 121: Channel (pressure chamber)
121a: Ink outlet 122: Partition 13: Wiring board 131: Through
144a: Joint portion 145: Delivery port (second delivery port)
145a: Joint portion 15: Particle receiving member 151: Upper surface 152: Damper surface 153: Frame 154: Damper chamber 155: Leg portion 16: Filter 100: Inkjet recording apparatus 200: Control unit 201: Ink supply tube 202:
Claims (17)
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第1の送出口を有し、前記流入口及び前記第1の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、
前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備え、
前記粒子受け部材は、前記粒子を受け止める面が凸面であるインクジェットヘッド。 A nozzle for ejecting ink comprising grains element,
A pressure chamber communicating with the nozzle;
The ink inlet communicates with the ink inlet of the pressure chamber, and has an ink inlet and a first outlet, so that the ink can be circulated by an external circulation means through the inlet and the first outlet. A configured ink storage chamber;
A particle receiving member disposed inside the ink storage chamber and spaced from the ink inlet and covering the ink inlet, and receiving the particles that settle .
The particle receiving member is an ink jet head having a convex surface for receiving the particles .
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室のインク入口に連通すると共に、前記インクの流入口及び第1の送出口を有し、前記流入口及び前記第1の送出口を介して前記インクが外部の循環手段によって循環可能に構成されたインク貯留室と、
前記インク貯留室の内部に、前記インク入口から離間し、且つ、前記インク入口を覆うように配置され、沈降する前記粒子を受け止める粒子受け部材とを備え、
前記インク貯留室内に、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー部材を有し、
前記ダンパー部材は前記粒子受け部材に一体に設けられ、
前記粒子受け部材の前記インク入口に対向する面が、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面を構成しているインクジェットヘッド。 A nozzle for ejecting ink comprising grains element,
A pressure chamber communicating with the nozzle;
The ink inlet communicates with the ink inlet of the pressure chamber, and has an ink inlet and a first outlet, so that the ink can be circulated by an external circulation means through the inlet and the first outlet. A configured ink storage chamber;
A particle receiving member disposed inside the ink storage chamber and spaced from the ink inlet and covering the ink inlet, and receiving the particles that settle .
A damper member for attenuating a pressure wave generated by a pressure change in the pressure chamber in the ink storage chamber;
The damper member is provided integrally with the particle receiving member,
The ink jet head , wherein a surface of the particle receiving member facing the ink inlet constitutes a damper surface that attenuates a pressure wave generated by a pressure change in the pressure chamber .
前記粒子受け部材は、前記インク入口と前記ダンパー面との間の離間距離が、当該インク入口とそれに隣接する前記圧力室の列の前記インク入口との間の離間距離よりも小さくなるように配置されている請求項2記載のインクジェットヘッド。 The pressure chambers are provided in a plurality of rows,
The particle receiving member is disposed such that a separation distance between the ink inlet and the damper surface is smaller than a separation distance between the ink inlet and the ink inlet of the row of pressure chambers adjacent thereto. The inkjet head according to claim 2 .
前記流入口及び前記第1の送出口を介して前記インク貯留室の内部と外部との間で前記インクを循環させる循環手段と、
前記インクの吐出動作時、前記インクを常時循環させるように前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有するインクジェット記録装置。 An inkjet head according to any one of claims 1 to 7;
A circulating means for circulating the ink between the inside and the outside of the ink storage chamber via the inlet and the first outlet;
An ink jet recording apparatus comprising: control means for controlling driving of the circulation means so that the ink is always circulated during the ink ejection operation.
前記流入口及び前記第1の送出口を介して前記インク貯留室の内部と外部との間で前記インクを循環させる循環手段と、
前記インクの吐出動作時、前記インクを常時循環させるように前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有し、
前記循環手段による前記インクの循環量を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段による循環量の検出結果から前記インクの循環量の変動があったことを判別した際に、インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御するインクジェット記録装置。 A nozzle that ejects ink containing particles, a pressure chamber that communicates with the nozzle, an ink inlet of the pressure chamber, and an inlet and a first outlet of the ink, the inlet and the An ink storage chamber configured such that the ink can be circulated by an external circulation means through the first delivery port, and the interior of the ink storage chamber so as to be separated from the ink inlet and to cover the ink inlet. An ink jet head comprising: a particle receiving member disposed on the particle receiving member for receiving the particles that settle ;
A circulating means for circulating the ink between the inside and the outside of the ink storage chamber via the inlet and the first outlet;
During ejection operation of the ink, it has a control means for controlling the driving of the circulation means so as to constantly circulate the ink,
Detecting means for detecting the circulation amount of the ink by the circulation means;
When the control means determines that the ink circulation amount has changed from the result of detection of the circulation amount by the detection means, the control means increases the ink circulation amount more than that during the ink ejection operation. An ink jet recording apparatus for controlling the driving of the circulation means .
インクの循環量を前記インクの吐出動作時よりも増加させるように前記循環手段の駆動を制御する際、前記インク貯留室内のインクを前記第2の送出口から外部に流出させる請求項9又は10記載のインクジェット記録装置。 The inkjet head further includes a second delivery port that causes the ink in the ink storage chamber to flow outside in the vicinity of the particle receiving member,
When controlling the driving of the circulation means so as to increase also the circulation amount of ink than during ejection operation of the ink, according to claim 9 or 10 to flow out the ink in the ink storage chamber to the outside through the second outlet The ink jet recording apparatus described.
前記粒子受け部材の前記インク入口に対向する面が、前記圧力室内の圧力変化によって生じる圧力波を減衰させるダンパー面を構成している請求項15記載のインクジェット記録装置。 The damper member is provided integrally with the particle receiving member,
The ink jet recording apparatus according to claim 15 , wherein a surface of the particle receiving member facing the ink inlet forms a damper surface that attenuates a pressure wave generated by a pressure change in the pressure chamber.
前記粒子受け部材は、前記インク入口と前記ダンパー面との間の離間距離が、当該インク入口とそれに隣接する前記圧力室の列の前記インク入口との間の離間距離よりも小さくなるように配置されている請求項16記載のインクジェット記録装置。 The pressure chambers are provided in a plurality of rows,
The particle receiving member is disposed such that a separation distance between the ink inlet and the damper surface is smaller than a separation distance between the ink inlet and the ink inlet of the row of pressure chambers adjacent thereto. The inkjet recording apparatus according to claim 16 .
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