JP3890820B2 - Inkjet head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドに係り、詳しくは、インクを噴射して被記録媒体に印字を行うインクジェット方式の印字装置に用いられるインクジェットヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
今日、これまでのインパクト方式の印字装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつあるノンインパクト方式の印字装置の中で、原理が最も単純であり且つ多階調化やカラー化が容易であるものとして、インクジェット方式の印字装置があげられる。
【0003】
一般に、インクジェット方式の印字装置では、インクジェットヘッドに供給するインクを収容するインクカートリッジが交換可能に設けられている。そして、インクカートリッジからインクジェットヘッドのノズル孔までのインク流路の内壁面には、微少な気泡や塵埃が付着していることがあり、その気泡や塵埃によりインクの噴射不良が生じて印字品質が低下するおそれがある。
【0004】
そこで、インクカートリッジを交換した場合にインクカートリッジからインクジェットヘッドへのインクの初期導入を行うためや、インクジェットヘッドのインク噴射機能を回復・維持するために、パージ動作を行うことが知られている。パージ動作では、インクジェットヘッドのノズル面に吸引キャップを接触させた状態で、吸引キャップに接続された吸引ポンプにより大きな負圧力を発生させ、吸引キャップを通じてインクジェットヘッド内部のインクを気泡や塵埃と共に所定量吸引することにより、インク流路内にインクを充填すると共に、インク流路内の気泡や塵埃を吸引キャップ側へ排出する。
【0005】
ところで、インクジェットプリンタの使用に際して、使用者が新しいプリンタに最初にインクカートリッジを装着した場合、インク流路には空気が満たされている。また、インクカートリッジを交換した場合、インクカートリッジとインクジェットヘッドとの間には空気が入り込んでいる。また、インクの残量が少なくなった状態で、使用者が噴射不能であると誤判断して噴射機能回復のためにパージ動作を行った場合、インクジェットヘッド内のインクが無くなってインク流路が空気で満たされた状態が生じる。
【0006】
このようなインク流路内に空気がある状態でパージ動作を行う際に、一気に大きな負圧力を作用させてインクを急激に吸引すると、インクと空気とが混ざり合ってインクジェットヘッド内に流入するためインクが泡立ち、インクジェットヘッド内のインクに多量の気泡が含まれることになる。
【0007】
特に、インクジェットヘッドとインクカートリッジとの接続部分に、気泡や塵埃がインクと共にインクジェットヘッド側へ移動しないようにメッシュ状のフィルタ部材が設けられている場合、そのフィルタ部材をインクが急激に通過するときに、盛大な泡立ちが起こ
って多量の気泡が発生し易くなる。その気泡は、フィルタ部材からインクジェットヘッドのノズル孔へインクが流れる途中で徐々に消失して行くが、フィルタ部材とノズル孔との間のインク流路の容積が大きいほど、ノズル孔まで残存する気泡の量が多くなり、初期導入特性に悪影響を与える。
【0008】
そして、インク流路内に微少な気泡が存在する場合、特に、高温,低湿度等のインクが蒸発しやすい環境下でインクジェットヘッドを使用しないまま放置すると、気泡が成長して大きくなることから、インクジェットヘッドを再使用する際に、その大きくなった気泡がインク流路を閉塞してインクの不吐出(放置後不吐出)が生じやすくなり、放置後吐出特性に悪影響を与える。
【0009】
そのため、フィルタ部材とノズル孔との間のインク流路の容積を小さくすることが望ましいが、インクジェットヘッドとインクカートリッジとの接続部分にフィルタ部材が設けられている場合には、当該インク流路の容積を小さくすることが難しい。そして、当該インク流路の容積を小さくするには、インクジェットヘッドの内部にフィルタ部材を設けることが考えられるが、メッシュ状のフィルタ部材をインクジェットヘッドの内部に装着するとなると、その装着作業に多大な手間を要する上に、装着不良が生じるおそれもある。
【0010】
そこで、特開平6−312506号公報に開示されるように、インクが吐出される吐出口と、前記吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、前記吐出口にインクを供給する液流路とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記液流路の、前記エネルギー発生素子が設けられた部位より反吐出口側の少なくとも一部に、(a)前記吐出口の断面積より小さい断面積を有する複数の開口部が曲路を形成している構造、(b)突起を有する複数の開口部であって該開口部と突起で形成される間隔が吐出口の巾より小さく成形されている断面を有する構造、(c)前記吐出口の断面積より小さい断面積を有する複数の開口部が形成され、かつ該開口部の吐出側に凹部を有する柱が反吐出口側に凹面を向けて設けられている構造、(d)前記吐出口の巾より狭い間隔で巾方向に複数の突起が設けられた断面を有する構造、のいずれかの構造(以下、これらの構造を総称してフィルタ構造という)を備えたインクジェットヘッドが提案されている。
【0011】
同公報に記載の技術によれば、前記フィルタ構造を備えているので、インクジェットヘッド外部から供給されたインクは前記フィルタ構造を通って吐出口より吐出される。このとき、インク中に吐出口の断面または巾より大きいゴミが存在すると、前記ゴミは前記フィルタ構造で遮られるため、前記ゴミが吐出口近傍に詰まること等によるインクの吐出不良が抑えられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報には、前記(a)のフィルタ構造として、断面略正方形状(同公報の図14参照),断面長矩形状(同公報の図15参照),断面十字状(同公報の図16参照)の柱部を複数個均等に配置したものが記載されている。そして、断面長矩形状の複数の柱部を、整列した吐出口に対して略平行に配置したものが記載されている。
【0013】
また、前記公報には、前記(b)のフィルタ構造として針状突起と断面矩形状の柱部(同公報の図18参照)を有するものが記載され、前記(c)のフィルタ構造として断面凹字状の柱部(同公報の図28参照)を有するものが記載され、前記(d)のフィルタ構造として複数の針状突起(同公報の図36参照)を有するものが記載されている。
【0014】
しかし、前記フィルタ構造は微細なものであり、前記柱部の形状が断面略正方形状,断面十字状,断面凹字状のいずれかの場合には、前記柱部の底面の面積がごく小さいものに
なるため、前記柱部のインク流路に対する固定強度を高くすることが難しく、パージ動作にて大きな負圧力によりインクが急激に流れた際に前記柱部が倒れることがある。前記柱部が倒れるとインク流路の断面形状が変わるため、インクの噴射特性が変化して印字ムラが生じるおそれや、噴射チャンネル内に、詰まりや噴射曲がりに至らしめる異物が浸入するおそれがある。
【0015】
さらに、前記柱部を複数個均等に配置した場合には、インクの流動抵抗が高くなり、インクの噴射特性が悪化して高速印字を不能にするおそれがある。特に、断面長矩形状の複数の柱部を整列した吐出口に対して略平行に配置した場合には、インクの流動抵抗が大幅に高くなるため、インクの噴射特性の悪化を引き起こし易い。
【0016】
また、前記針状突起を用いる場合は、前記針状突起の底面の面積が前記柱部よりもさらに小さいものになるため、前記針状突起のインク流路に対する固定強度を高くすることが非常に難しく、パージ動作にて大きな負圧力によりインクが急激に流れた際に前記針状突起が倒れてインクの噴射特性が変化するおそれがある。
【0017】
さらに、インク供給源からフィルタ構造を通して多数の噴射チャンネルがなす列の全長にわたってインクを供給する場合、フィルタ構造の端部分には気泡や塵埃が滞留しやすい。このように滞留したり、フィルタ構造で捕らえられた気泡や塵埃が成長すると、フィルタ構造を部分的に閉塞し、印字ムラを起こす。これらの気泡や塵埃は、強力な吸引パージによっても除去することが難しい。
【0018】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、インクの気泡や塵埃による噴射不良を防止して正常な印字を行うことが可能で、また、溜まった気泡や塵埃を良好に排出する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。
【0019】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、インクを収容する複数のチャンネルが整列状態で形成されると共に、当該チャンネル内のインクを当該チャンネルの出口端側に設けられたノズル孔より液滴として噴射するように駆動するアクチュエータと、前記複数のチャンネルの入口端側に接続され、前記複数のチャンネルの整列方向に延出されると共に、インク供給源から供給されたインクを前記複数のチャンネルの各入口端に対して供給するインク供給路が形成されたマニホールドとを備えたインクジェットヘッドであって、前記複数のチャンネルの整列方向端部のチャンネルをフラッシング動作専用のチャンネルとするとともに、そのフラッシング動作専用のチャンネルを除く前記複数のチャンネルの各入口端と、該入口端に対向する前記マニホールドのインク供給路の壁面との間の前記インク供給路内に、前記複数のチャンネルの各入口端と間隔をあけてフィルタが設けられ、前記インク供給路に、前記チャンネルと対向する開口部を形成する開口部形成部材が設けられ、前記フラッシング動作専用のチャンネルと対向する前記開口部と隣接する前記開口部形成部材が前記フィルタと接続されるように延出されていることをその要旨とするものである。
【0020】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記フィルタは、略長円柱状を成す複数個のフィルタ部材が所定間隔をあけて配置されていることをその要旨とするものである。
【0021】
請求項3に記載の発明では、 請求項2に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記
複数のフィルタ部材は前記複数のチャンネルの整列方向と平行に複数列配置され、一方の列の前記フィルタ部材は他方の列のフィルタ部材間の隙間に対応して配置され、各列のフィルタ部材のそれぞれの半円形の端部同士は所定間隔をあけて配置されていることをその
要旨とするものである。
【0022】
請求項4に記載の発明では、請求項2又は請求項3に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記延出された開口部形成部材は、前記複数のチャンネルの整列方向における前記フィルタ部材の端部のものと接続されていることをその要旨とするものである。
【0023】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記開口部形成部材は、複数個あって、その隙間に、前記複数のチャンネルに対応する開口部を有していることをその要旨とするものである。
【0024】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータには、前記インクを収容する複数のチャンネルとダミーチャンネルとが交互に整列状態で形成され、前記開口部形成部材は、前記ダミーチャンネルと対向して配置されていることをその要旨とするものである。
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面と共に説明する。図1は、本実施形態のインクジェットヘッド600を備えたカラーインクジェットプリンタ1の概略構成を示す斜視図である。
【0042】
ガイドロッド501およびガイド部材502はプリンタフレーム503に固定されている。キャリッジ504は、ガイドロッド501およびガイド部材502に各々スライド可能に支持され、ベルト505に固着されて、キャリッジモータ506により駆動されて往復移動される。ベルト505は、長尺形状のガイドロッド501およびガイド部材502の両端部近傍に配置されている各プーリ507に巻回されている。一方のプーリ507はキャリッジモータ506の駆動軸に接続されている。
【0043】
キャリッジ504には、2組のインクジェットヘッド600が並べて配置されたヘッドユニット508が取り付けられている。各インクジェットヘッド600には後述する駆動制御回路(図示略)が接続されている。各インクジェットヘッド600の後部には、後述する各ノズル孔(図示略)へインクを供給するインクカートリッジ509が着脱可能に搭載されている。
【0044】
インクジェットヘッド600と対向する位置には、被記録媒体として印字用紙Pを搬送
する搬送機構LFが配設されている。搬送機構LFは、搬送モータ510の駆動により回転するプラテンローラ511の回転によって印字用紙Pを搬送する。プラテンローラ511のローラ軸512はプリンタフレーム503に回動可能に支承されている。
【0045】
このように、カラーインクジェットプリンタ1においては、キャリッジ504の往復移動と印字用紙Pの搬送とが協働して、インクジェットヘッド600から印字用紙P上の所望の領域へインクの液滴を噴射して所望の印字を行う。尚、カラーインクジェットプリンタ1は4色(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)のカラーインクによるカラー印字を行うため、インクカートリッジ509には4色のカラーインクが貯留されている。そして、後述するようにインクジェットヘッド600は2色のカラーインクを独立して噴射するように構成されているため、4色のカラーインクに対して2組のインクジェットヘッド600が設けられている。
【0046】
また、カラーインクジェットプリンタ1には、インクジェットヘッド600のインク噴射動作の維持・回復を行う維持・回復機構RMが設けられている。維持・回復機構RMは、パージ装置513およびフラッシング用インク吸収部材516から構成されている。
【0047】
パージ装置513は、プラテンローラ511の側方において、リセット状態にあるインクジェットヘッド600に対向配置されている。そして、パージ装置513は、インクジェットヘッド600のノズル面に吸引キャップ514を接触させた状態で、吸引キャップ514に接続された吸引ポンプ515により大きな負圧力を発生させ、吸引キャップ514を通じてインクジェットヘッド600内部のインクを気泡や塵埃と共に所定量吸引するというパージ動作を行う。このパージ動作により、インクジェットヘッド600の内部に気泡や塵埃が残留することが原因で発生する噴射不良を解消することが可能になり、良好な噴射状態の回復を図ることができる。
【0048】
フラッシング用インク吸収部材516は、インクの吸収性に優れた多孔質材料の板材から成り、パージ装置513の反対側のプラテンローラ511の側方において、リセット状態にあるインクジェットヘッド600に対向配置されている。そして、インクジェットヘッド600から印字用紙Pに対してインクを噴射するのに先立ち、インクジェットヘッド600からフラッシング用インク吸収部材516に対してインクを噴射させるフラッシング動作を行う。このフラッシング動作により、インクジェットヘッド600の内部に残留する気泡や塵埃をインクと共にフラッシング用インク吸収部材516へ排出することが可能になるため、パージ動作と相まって、噴射不良を解消し良好な噴射状態の回復を図ることができる。
【0049】
図2は、インクジェットヘッド600を示す斜視図である。インクジェットヘッド600は、圧電素子を備えた基板11,12、マニホールド部材13,14、プレート部材15、ノズルプレート16から構成されている。
【0050】
平板矩形状のプレート部材15の前部両側には平板矩形状の各基板11,12が貼付固定され、プレート部材15の後部両側には平板矩形状の各マニホールド部材13,14が貼付固定されている。すなわち、プレート部材15は、各基板11,12よりも後端側に延長されており、そのプレート部材15の延長部の両側面と各基板11,12の後端面とが成すそれぞれのコーナー部に、マニホールド部材13,14の前端部が接続されている。そして、各基板11,12,プレート部材15,ノズルプレート16によりアクチュエータ24が構成されている。
【0051】
各基板11,12およびプレート部材15の前端面は面一になっており、その前端面を塞ぐように平板状のノズルプレート16が貼付固定されている。各基板11,12と各マ
ニホールド部材13,14とプレート部材15とのそれぞれの接続部分(各基板11,12の後端部、各マニホールド部材13,14の外周部、プレート部材15の後部)には適宜な材料(例えば、シリコンゴムなど)から成る封止材17が塗布され、その封止材17によりマニホールド部材13,14が基板11,12とプレート部材15に対して固定されると共に、マニホールド部材13,14からのインクの漏れが防止される。
【0052】
各基板11,12の前端部には、後述するダミー溝(図示略)に接続連通される複数の導出溝21が形成されている。また、各マニホールド部材13,14の下部には円形のインク供給孔22が形成されている。図3は、インクジェットヘッド600から封止材17を除いた状態を示す斜視図である。
【0053】
各マニホールド部材13,14の前端部には、後述するダミー溝に接続連通される複数の導入溝23が形成されている。尚、図2に示すように、各導入溝23は封止材17により封止されている。図4は、インクジェットヘッド600の一部縦断面図であり、図2におけるY−Y線に沿う断面図である。
【0054】
図5は、各基板11,12の一部分を前端側から見た状態を示す斜視図である。図6は、インクジェットヘッド600の横断面図であり、図2におけるX−X線に沿う断面図である。
【0055】
図7は、インクジェットヘッド600から各マニホールド部材13,14を取り外した状態を示す分解斜視図である。図8は、マニホールド部材14の一部分を裏面(プレート部材15と接続される面)側から見た状態を示す斜視図である。
【0056】
図9は、マニホールド部材14および基板12の一部分の裏面側を示す平面図である。図10は、マニホールド部材13の裏面側を示す平面図である。図11は、マニホールド部材14の裏面側を示す平面図である。
【0057】
尚、図4〜図9はインクジェットヘッド600の構成を説明するための模式図であり、インクジェットヘッド600の各部材の寸法が各図面間で合致していない箇所があるが、これは各部材の構成を分かり易くするためである。また、図10および図11は実際のマニホールド部材13,14を示すものであるため、図4〜図9とは各部材の寸法形状が合致していない箇所がある。
【0058】
図4および図5に示すように、各基板11,12の裏面(プレート部材15と接続される面)側には、図2に示すインクジェットヘッド600の横断面方向と平行に、直線溝状のチャンネル溝31とダミー溝32とが交互に整列状態で複数本形成されている。各チャンネル溝31および各ダミー溝32の開放された天部はプレート部材15により蓋がされており、プレート部材15により蓋がされたチャンネル溝31によりアクチュエータ24の噴射チャンネルが形成され、プレート部材15により蓋がされたダミー溝31によりアクチュエータ24のダミーチャンネルが形成されている。
【0059】
各チャンネル溝31および各ダミー溝32の側壁部はそれぞれ、逆方向に分極された適宜な圧電材料(例えば、圧電セラミックスなど)から成るせん断モード型の上部壁33および下部壁34から形成されている。すなわち、上部壁33は、プレート部材15に接続されると共に、プレート部材15の方向(矢印A方向)に分極されている。また、下部壁34は、各溝31,32の底部と接続されると共に、上部壁33の分極方向とは反対方向(矢印B方向)に分極されている。
【0060】
各チャンネル溝31の底部を含む内壁面には電極35が形成され、各ダミー溝32の底
部を除く両側壁面にはそれぞれ電極36が形成されている。そして、各チャンネル溝31に設けられた電極35はそれぞれアースされ、各ダミー溝32に設けられた電極36はそれぞれ駆動制御回路37に接続されている。駆動制御回路37は、駆動信号を生成して各電極36に印加する。
【0061】
図4および図6に示すように、ノズルプレート16における各チャンネル溝31の出口端にはノズル孔16aが形成されている。図6に示すように、各基板11,12がプレート部材15の両面に接続されることにより、各基板11,12に形成された複数のチャンネル溝31が2列を成しながらそれぞれ整列状態で配列され、各列の各チャンネル溝31により独立した2列のチャンネル群が構成されている。また、各チャンネル溝31および各ダミー溝32は各基板11,12の幅方向いっぱいに形成され、各チャンネル溝31および各ダミー溝32の両端部は各基板11,12の両端面側から開放されている。そして、各ダミー溝32の前端部は各基板11,12の各導出溝21に接続連通され、各ダミー溝32の後端部は各マニホールド部材13,14の各導入溝23に接続連通され、各導入溝23には封止材17が充填されている。この導入溝23内の封止材17は、後述するインク供給路41からチャンネル溝31へ供給するインクがダミー溝32へ漏れないようにするためのものである。図6では、ダミー溝32内にも封止材17が充填されているが、これは、導出溝21側から真空吸引することによって、マニホールド部材の外側に置いた液状封止材を導入溝23内に充填した際に、ダミー溝32にも流入したもので、本来は必要ないものである。
【0062】
図6〜図11に示すように、各マニホールド部材13,14には、各マニホールド部材13,14の板厚方向に一定の深さで穿設された凹部から成るインク供給路41が形成されている。各マニホールド部材13,14のインク供給路41の始端部41bにはインク供給孔22が形成され、各インク供給路41内には開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44が形成されている。尚、各マニホールド部材13,14のインク供給路41は、その内部の各部材42〜44を含め、プレート部材15に対して対称な構造に形成されている。
【0063】
図7,図10,図11に示すように、インク供給路41の平面形状は、インク供給孔22が形成された始端部41b(インク供給路41の下部)から最終端部41a(インク供給路41の上部)に向かって幅が除々に狭くなるように形成されると共に、各基板11,12の各チャンネル溝31の整列方向に延出されている。そして、インク供給路41の一側部は、各基板11,12の各チャンネル溝31の入口端に対して共通的に開口し、その開口部には複数の開口部形成部材42が設けられている。
【0064】
図7〜図11に示すように、各開口部形成部材42はその横断面が略半紡錘状を成し、各開口部形成部材42の間隙によりそれぞれ開口部45が形成されている。そして、各開口部形成部材42は各基板11,12における各チャンネル溝31の入口端側に接続され、各開口部形成部材42はそれぞれ各ダミー溝32に対向して配置され、各開口部45はそれぞれ各チャンネル溝31に対向して配置されると共に接続連通されている。また、各開口部形成部材42の基板11,12側の端面にはそれぞれ導入溝23が形成され、各導入溝23の一端は各マニホールド部材13,14の外に開口し、各導入溝23の他端は各ダミー溝32の後端部に接続連通されている。
【0065】
図7〜図11に示すように、各マニホールド部材13,14において、各開口部形成部材42間の各開口部45(各チャンネル溝31の入口端)と、各開口部45に対向するインク供給路41の壁面41cとの間に、長円柱状を成す各フィルタ部材43a,43bが形成されている。各フィルタ部材43a,43bは各開口部45の整列方向と平行に2列に配置され、各開口部形成部材42に近い側の列の各フィルタ部材43aは各開口部形成
部材42に対応して配置され、インク供給路41の壁面41cに近い側の列の各フィルタ部材43bは各開口部45に対応して配置されている。すなわち、各フィルタ部材43aは各フィルタ部材43b間の隙間に対応して配置されている。そして、各フィルタ部材43aは各開口部形成部材42の先端部と一定間隔tをあけて配置されている。また、各フィルタ部材43a,43bのそれぞれの半円形の端部同士は近接して配置され、その端部間の隙間は微少な気泡や塵埃の流通を阻止できるように狭く形成されている。また、各フィルタ部材43a,43bは、インク供給路41の底面およびプレート部材15に対して垂直に形成されている。
【0066】
尚、各フィルタ部材43a,43bは、インク供給路41の最終端部41aに位置する2つの開口部45a,45b(2つのチャンネル溝31の入口端)に対応する部分と、インク供給路41の始端部41bに位置する開口部45c(チャンネル溝31の入口端)に対応する部分とには設けられていない。すなわち、各フィルタ部材43a,43bは、各チャンネル溝31の整列方向両端部の各入口端近傍には配置されていない。そして、当該開口部45b,45cとそれぞれ隣接する開口部形成部材42a,42bは延出されてフィルタ部材43aと接続されている。
【0067】
図7,図10,図11に示すように、各マニホールド部材13,14において、各開口部形成部材42間の各開口部45(各チャンネル溝31の入口端)と、各開口部45に対向するインク供給路41の壁面41cとの間に、インク供給孔22から各開口部45の整列方向端部(複数のチャンネル溝31の整列方向端部)に向けて、インクを案内するための薄板状を成す各リブ状突起44a〜44hが延びている。すなわち、複数のリブ状突起44a〜44hのうちリブ状突起44g,44hは、インク供給孔22と各開口部45との間に配置されると共に、他のリブ状突起は、インク供給孔22から各開口部45の整列方向端部に向けて相互に間隔をあけて2列配置され、一方の列の各リブ状突起44b,44d,44fは他方の列の各リブ状突起44a,44c,44e,44g,44h間の隙間に対応して配置されている。各リブ状突起44a〜44hは、インク供給路41の前記壁面41cと間隔をあけて位置し、両者間に、インク供給孔22からインク供給路41の最終端へ向かう流路を形成している。インク供給路41の最終端部41a近傍のリブ状突起44aは、前記最終端部の開口部45a,45bへのインクの流れを案内するとともに、その開口部の始端部側に隣接する開口部にもインクを案内するように位置する。また、始端部41b近傍のリブ状突起44hも、インク供給孔22から始端部の開口部45cへのインクの流れを妨げないように位置する。そして、各リブ状突起44a〜44hは、インク供給路41の底面およびプレート部材15に対して垂直に形成されている。
【0068】
尚、各開口部形成部材42,各フィルタ部材43,各リブ状突起44の天部はそれぞれ、プレート部材15に対して液密的に接続固定されている。各マニホールド部材13,14は合成樹脂材料の射出成形により、インク供給路41,開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44が一体形成される。
【0069】
ところで、インクジェットヘッド600は、図1に示すように水平横向きの状態でキャリッジ504に取り付けられており、その状態で各マニホールド部材13,14のインク供給孔22は下側に配置されている。尚、インクジェットヘッド600は、ノズルプレート16を下側に向けると共に各マニホールド部材13,14を上側に向け、カラーインクジェットプリンタ1本体に対して約45゜傾斜して配置してもよい。また、インクジェットヘッド600は、ノズルプレート16を下側に向け、カラーインクジェットプリンタ1本体に対して垂直下向きに配置してもよい。
【0070】
次に、上記のように構成された本実施形態の作用・効果について説明する。図1に示すインクカートリッジ509に貯留された各色のカラーインクはそれぞれ、各マニホールド部材13,14のインク供給孔22へ独立して供給され、各マニホールド部材13,14のインク供給孔22→各マニホールド部材13,14のインク供給路41→各マニホールド部材13,14の各開口部45→各基板11,12の各チャンネル溝31の経路により、各チャンネル溝31内に供給される。
【0071】
ここで、プレート部材15の延長部により各基板11,12に形成された各チャンネル溝31が完全に分離されている。従って、各マニホールド部材13,14をそれぞれ各基板11,12の後端面に接続する際に、ラフな作業であっても、異なる色のインク流路である各基板11,12間のチャンネル溝31や各マニホールド部材13,14間のインク供給路41が繋がり合うようなことがなく、異なる色のインクが混じり合うことがない。そのため、各基板11,12に形成された各チャンネル溝31から成る独立した2列のチャンネル群間において、インクが混じり合うのを防止することが可能になり、確実な分色を行うことができる。
【0072】
そして、図4に示すように、各チャンネル溝31内にインクが供給された状態で、任意のチャンネル溝31aを挟む2つのダミー溝32における当該チャンネル溝31a側の電極36に駆動制御回路37から所定電圧E(V)の駆動信号が印加されると、その各ダミー溝32に挟まれたチャンネル溝31aの側壁部(上部壁33および下部壁34)にそれぞれ矢印C,D方向の電界が発生し、その側壁部がチャンネル溝31aの容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形する。すると、ノズル孔16a近傍を含むチャンネル溝31a内の圧力が減少する。
【0073】
ここで、駆動制御回路37からの駆動信号の印加を、チャンネル溝31a内の圧力波の片道伝播時間Tだけ維持すると、その期間に前記経路によりインクカートリッジ509からチャンネル溝31a内にインクが供給される。尚、上記片道伝播時間Tは、チャンネル溝31内のインクの圧力波がチャンネル溝31の長手方向に片道伝播する時間であり、図6に示すチャンネル溝31の長さLと、チャンネル溝31内部のインク中における音速Sとにより、T=L/Sなる式で算出される。
【0074】
圧力波の伝播理論によると、前記駆動信号の印加から片道伝播時間Tが経過するとチャンネル溝31a内の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせて駆動信号の電圧を0(V)に戻す。すると、チャンネル溝31aの側壁部が変形前の状態に戻り、インクに圧力が加えられる。その結果、上記正に転じた圧力と、側壁部が変形前の状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高い圧力がチャンネル溝31a内のノズル孔16a近傍に生じて、ノズル孔16aからインクの液滴が噴射される。
【0075】
ここで、ダミー溝32に充填された封止材17として可撓性を備えたもの(例えば、シリコンゴムなど)を使用すれば、各ダミー溝32に封止材17を充填した状態でも側壁部を自由に変形させることが可能になるため、インク噴射時におけるチャンネル溝31aの容積変化を阻害することがない。
【0076】
本実施の形態において、インク流路41の始端部41bおよび最終端部41aの開口部45a〜45cに対応する各噴射チャンネルは、フラッシング動作専用として設けられている。つまり、印字用紙に印字動作中、一定期間ごとにキャリッジ504をフラッシング用インク吸収部材516と対向する位置へ移動させて、上記フラッシング用噴射チャンネルからインクの噴射をさせることにより、インク供給路41の端部41a,41b近傍で停滞しやすいインクを排出することができる。また、それによってリブ状突起44a〜44hとインク供給路41の壁面との間にインクの流れを生成し、最終端部41a近傍に滞留したり、フィルタ部材43に捕らえられた気泡や塵埃も排出することができる。また、このインクの流れは、フィルタ部材43の抵抗を受けないため、流速を高めることができ、気泡の排出効果が高い。
【0077】
上記のフラッシング動作とは別に、公知のように全噴射チャンネルを駆動するフラッシング動作も行うことは、噴射しないチャンネルでのインクの増粘を防止する上で効果がある。また、パージ装置513を動作させることによって全噴射チャンネルからインクを吸引するとき、上記と同様にインク供給路の壁面に沿って高い流速が得られるので、最終端部41a近傍に滞留したり、フィルタ部材43に捕らえられた気泡や塵埃を効果的に排出することができる。上記端部の開口部45a〜45cを除く各開口部45を通しての吸引も、複数のリブ状突起44a〜44h間を通ることで、開口部45a〜45cを通しての吸引とともにインク供給路41全体にインクの流れを生成することができる。したがって、インクカートリッジ交換後の初期導入、または一定期間ごとのパージ動作において、インクの導入性がきわめて良好になる。
【0078】
通常の印字動作中においても、上記端部の開口部45a〜45cを除く各開口部45に対応する噴射チャンネルの動作によって、複数のリブ状突起44a〜44h間を通してインクを供給することで、インク供給路の壁面に沿って高い流速が得られ、微小気泡がインク噴射とともに排出されやすくなる。したがって、気泡が停滞して成長することも少なくなる。
【0079】
従来、インクの導入性や気泡の排出性をよくするために、インク供給路の断面積を小さくすることが試みられてきたが、そのようにすると、クロストークが発生する問題があった。しかし、上記のように構成することで、インクの導入性や気泡の排出性を改善しながらインク供給路の断面積を十分に確保することができ、その結果、クロストークも改善することができた。
【0080】
なお、上記実施の形態では、インク流路41の端部41a,41bの開口部45a〜45cに対応する各噴射チャンネルをフラッシング動作専用としたが、全噴射チャンネルを印字動作用に用いても、同様の作用効果を得ることができる。すなわち、この場合、(1)上記の構成のまま、端部の開口部45a〜45cに対応する噴射チャンネルを印字用としてもよいが、(2)フィルタ部材43を端部の開口部45a〜45cに対応する位置にも設ける、あるいは全フィルタ部材43を廃止して、全噴射チャンネルに対して同等の抵抗でインクを供給するようにしてもよい。
【0081】
(1)の場合、前述のとおり、インクの噴射(フラッシングを含む)あるいは吸引パージによって、リブ状突起44a〜44hとインク供給路41の壁面との間に高速のインクの流れが生成され、最終端部41a近傍に滞留したり、フィルタ部材43に捕らえられた気泡や塵埃を効果的に排出することができる。(2)の場合、全開口部45(45a〜45cを含む)に対して作用する圧力は同じであっても、リブ状突起44a〜44hの存在によって、リブ状突起44a〜44hとインク供給路41の壁面との間に最終端部41aに向かうインクの流れが確保され、最終端部41a近傍に滞留したり、フィルタ部材43に捕らえられた気泡や塵埃を効果的に排出することができる。
【0082】
上記のように、インク供給路41内を供給されるインクは、各フィルタ部材43a,43bを通って各開口部形成部材42間の各開口部45の側(各チャンネル溝31の入口端側)へ送られる。そのため、インク中に気泡や塵埃が含まれている場合、まず、比較的大きな気泡や塵埃は各フィルタ部材43bにより遮られ、その後に、微少な気泡や塵埃は各フィルタ部材43a,43bのそれぞれの半円形の端部同士により遮られる。つまり、各フィルタ部材43a,43bがインクのフィルタとして機能するため、気泡や塵埃が各開口部45に送られるのを回避して、気泡や塵埃が各開口部45近傍に詰まることによるインクの噴射不良を防止することができる。
【0083】
また、各開口部形成部材42の先端部とフィルタ部材43aとの間隔tを狭く設定することにより、各フィルタ部材43a,43bと各ノズル孔16aとの間のインク流路の容積を小さくすることが可能になり、各フィルタ部材43a,43bをインクが通過する際に生じた気泡が各ノズル孔16aまで残存する量を減少できることから、初期導入特性および放置後の吐出特性を向上させることができる。
【0084】
さらに、各フィルタ部材43a,43bを各マニホールド部材13,14と一体形成することにより、インクジェットヘッド600の構成部品点数を減らすことが可能になると共に、各フィルタ部材43a,43bの装着作業が不要になることから、製造コストを低減することができることに加え、各フィルタ部材43a,43bの装着不良が生じるのを回避することもできる。
【0085】
そして、各フィルタ部材43a,43bは略長円柱状を成しているため、前記公報(特開平6−312506号)における前記形状(断面略正方形状,断面十字状,断面凹字状)の柱部に比べて、各フィルタ部材43a,43bの底面の面積を大きくしてインク供給路41に対する固定強度を高くすることが可能になることから、パージ動作にて大きな負圧力によりインクが急激に流れた際にも各フィルタ部材43a,43bが倒れるのを防止することができる。従って、各フィルタ部材43a,43bが倒れてインク供給路41の断面形状が変化することがないため、インクの噴射特性が変化することによる印字ムラの発生を防止して正常な印字を行うことができる。
【0086】
また、各フィルタ部材43aの間隔および各フィルタ部材43bの間隔をそれぞれインクの流動抵抗の増大を回避するのに十分なだけ広くした上で、各フィルタ部材43a,43bのそれぞれの半円形の端部同士の間隔を微少な気泡や塵埃の流通を阻止するのに十分なだけ狭くすることができる。従って、各フィルタ部材43a,43bのフィルタとしての機能を低下させることなく、各フィルタ部材43a,43bを通過するインクの流動抵抗を低くすることが可能になるため、インクの流動抵抗が高くなることによる噴射特性の悪化を防止して高速印字を実現することができる。
【0087】
また、フィルタ部材43aのなす列は開口部45のなす列に対応して配置されていることから、各フィルタ部材43aを通過したインクは各開口部45に向かってスムーズに流れるため、インクの流動抵抗の増大を回避することができる。以上詳述したように、本実施形態によれば、上記構成の各フィルタ部材43a,43bが設けられているため、前記公報(特開平6−312506号)の問題点を解決することが可能になり、インクジェットヘッド600からのインクの噴射不良を防止して正常な印字を行うことができる。
【0088】
次に、各マニホールド部材13,14の作成方法について図12〜図18に従って説明する。まず、図12に示すように、基板100の上面に、メッキ法やPVD法などにによって導電層101を形成する。この導電層101は、後の工程で電鋳するための電極となるものである。尚、基板101を導電材料にて形成することにより、導電層101を省いてもよい。
【0089】
この導電層101の上面にレジスト材102を置き、ベークしてレジスト材102を導電層101に熱溶着により密着させる。このレジスト材102は、ポジ型またはネガ型のレジストで、インク供給路41における各マニホールド部材13,14の板厚方向に対する深さにほぼ対応する厚さに形成する。
【0090】
そして、レジスト材102に、平行な光線105をマスク103を通して照射する。マスク103は、インク供給路41に対応する位置に、インク供給路41の平面形状に対応する光線の透過窓を有し、インク供給路41を除く部分(開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44)の平面形状に対応する光線の不透過部104を有している。この場合、後の工程で、露光部分のレジスト材102を除去するものであるが、逆に、未露光部分のレジスト材102を除去する場合には、不透過部104をインク供給路41の平面形状に対応して設け、透過窓を開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44の平面形状に対応して設ける。
【0091】
ここで、光線105としては、シンクロトロン放射光を使用し、レジスト材102としてアクリル材を使用することが望ましい。シンクロトロン放射光は、荷電粒子蓄積リング放射光等のX線の平行な光線である。このため、レジスト材102の塗膜が厚肉であっても、図12に破線102aで示すようにその厚さ方向に平行に露光され、その結果、図13に示すように露光部分102bと未露光部分102cとが精度良く形成される。これにより、インク供給路41を十分な深さに形成すると共に、開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44を所望の形状に形成することができるようになる。
【0092】
その後、現像液にて現像を行うと、露光部分102bが現像液に溶けて除去され、図14に示すように、未露光部分102cのみが基板100上に残る。未露光部分102cは、開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44に対応する形状をなしている。そして、図15に示すように、基板100上の導電層101を電極として、メッ液中の金属を導電層101上に析出させる電鋳により、基板100および未露光部分102c上に、成形型106となる金属材料を被着させる。ここで、成形型106となる金属は、少なくともレジストの未露光部分102cを完全に覆う高さまで形成する。続いて、基板100,導電層101,未露光部分102cを除去すると、図16に示すように成形型106が形成される。このように成形型106を作成することにより、所望の形状の精密な成形型106を容易に得ることができる。
【0093】
なお、基板100に予め導電層101を設けず、レジスト材102を現像して所定のパターンに形成した後、その基板100とレジスト材102上に蒸着等により導電層を形成し、その導電層を電極として前述のように電鋳を行うこともできる。
【0094】
そして、図17に示すように、成形型106を成形型本体部分107に装着し、成型型106と成型型本体部分107との隙間に合成樹脂材料108を流し込む射出成形により、図18に示すように、インク供給路41,開口部形成部材42(図示略),フィルタ部材43,リブ状突起44(図示略)を一体成形し、合成樹脂材料108から成る各マニホールド部材13,14を形成する。ここで、開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44は未露光部分12cにより形成され、インク供給路41は露光部分12bにより形成される。
【0095】
このように、図12〜図18に示す方法により各マニホールド部材13,14を作成すれば、レジスト材102に平行な光線を照射することによって、インク供給路41,開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44に対応する形状が、深さ方向に精度良く形成され、それに基づいて精密な成形型106を形成することができる。そして、その精密な成形型106を用いることにより、十分な深さのインク供給路41,開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44をマニホールド部材13,14に精度良く形成することができる。また、インク供給路41,開口部形成部材42,フィルタ部材43,リブ状突起44の形状はマスク103の不透過部分104および透過窓の形状によって決まるから、不透過部分104および透過窓の形状を適宜設定するだけで各部材41〜44の形状を自由に設定することが可能になり、微細な各フィルタ部材43およびその隙間を正確な形状に作成することが容易になる。
【0096】
また、噴射チャンネルを高密度で配列するために、チャンネルの幅を小さく深さを大きくしたり、本実施の形態のアクチュエータのようにインクの噴射圧力を得るために側壁部の高さが所定量必要である場合、それに対応して開口部形成部材42、フィルタ部材43およびフィルタ部材44を十分な高さに形成するのに、上記製造方法は好適である。
【0097】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように変更してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。(1)上記実施形態は、各基板11,12に圧電素子を備えたインクジェットヘッド600に具体化したものであるが、その他の方式(例えば、発熱素子を用いたサーマルジェット方式など)のインクジェットヘッドに適用してもよい。
【0098】
(2)上記実施形態では、2枚の基板11,12にそれぞれチャンネル溝31が形成され、チャンネル溝31が2列を成すインクジェットヘッド600に具体化したものであるが、各基板11,12のいずれか一方を省いてチャンネル溝31を1列だけにしてもよく、3枚以上の基板を用いてチャンネル溝が3列以上を成すようにしてもよい。
【0099】
ここで、上記実施形態のように、各基板11,12にそれぞれチャンネル溝31列が形成され、両列が相互に接近して配置され、インク供給路41が複数のチャンネル溝31の各列に沿ってそれぞれ形成されている場合には、インク供給路41の断面積をそれほど大きくすることができないため、インク供給路41内に気泡や塵埃を長期にわたって滞留させることができず、気泡や塵埃がチャンネル溝31内に引き込まれてチャンネル溝31内に滞留し易いため、インクの噴射不良が起こり易くなる。そのため、インク供給路41の最終端部41a近傍に残留する気泡や塵埃を効果的に除去できることは重要な意義がある。
【0100】
(3)上記実施形態では、各チャンネル溝31の両側に各ダミー溝32を設けているが、各ダミー溝32を省いて、各チャンネル溝31だけが隣接するようにしてもよい。(4)上記実施形態では、インク供給路41が各マニホールド部材13,14の板厚方向に対して一定の深さに形成されているが、インク供給路41における各マニホールド部材13,14の板厚方向に対する深さを変化させるようにしてもよい。つまり、インク供給路41の幅を変化させるだけでなく、インク供給路41の深さをも変化させるようにして、インク供給路41の断面積を徐々に小さくしてもよい。
【0101】
(5)上記実施形態では、インク供給路41の幅が始端部41bから最終端部41aに向かって除々に狭くなるように形成されているが、インク供給路41の幅を始端部41bから最終端部41aにかけて一定にしてもよい。つまり、インク供給路41内の各リブ状突起44の数,寸法形状,配置箇所を最適に設定することにより、インク供給路41の断面積を一定にした場合でも、上記実施形態のようにインク供給路41の断面積を徐々に小さくした場合には若干劣るものの、上記実施形態とほぼ同等の効果を得ることができる。
【0102】
(6)上記実施形態では、各フィルタ部材43a,43bを2列に配置したが、3列以上に配置してもよい。(7)上記実施形態では、噴射チャンネル列の一方の端から他方の端に向けてマニホールド部材内をインクが流れるようにしているが、インク供給路41の中央にインク供給孔22を設け、両端へ向けてインクを流すようにしてもよい。これにともない、リブ状突起、フィルタ部材等も、インク供給孔22から両端へ向けて配置される。
【0103】
(8)上記実施形態ではインクジェットヘッド600がキャリッジ504と共に往復移動するプリンタに適用したが、カラーインクジェットプリンタ1の本体にインクジェットヘッド600を固定したいわゆるラインプリンタ等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した一実施形態のインクジェットヘッドを備えたカラーインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図。
【図2】一実施形態のインクジェットヘッドを示す斜視図。
【図3】一実施形態のインクジェットヘッドから封止材を除いた状態を示す斜視図。
【図4】一実施形態のインクジェットヘッドの一部縦断面図。
【図5】一実施形態のインクジェットヘッドにおける各基板の一部分を前端側から見た状態を示す斜視図。
【図6】一実施形態のインクジェットヘッドの横断面図。
【図7】一実施形態のインクジェットヘッドからマニホールド部材を取り外した状態を示す分解斜視図。
【図8】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の一部斜視図。
【図9】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材および基板の一部平面図。
【図10】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の平面図。
【図11】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の平面図。
【図12】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【図13】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【図14】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【図15】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【図16】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【図17】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【図18】一実施形態のインクジェットヘッドにおけるマニホールド部材の製造方法を説明するための断面図。
【符号の説明】
509…インクカートリッジ 600…インクジェットヘッド
11,12…基板 13,14…マニホールド部材
15…プレート部材15 16…ノズルプレート
16a…ノズル孔 22…インク供給孔
24…アクチュエータ 31…チャンネル溝 41…インク供給路
43a,43b…フィルタ部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head, and more particularly to an ink jet head used in an ink jet type printing apparatus that prints on a recording medium by ejecting ink.
[0002]
[Prior art]
Today, instead of the conventional impact printing devices, the non-impact printing devices that are expanding the market are the simplest in principle and easy to multi-tone and color. As an example, an ink jet printing apparatus can be given.
[0003]
In general, in an ink jet printing apparatus, an ink cartridge for storing ink to be supplied to an ink jet head is provided in a replaceable manner. Fine air bubbles and dust may adhere to the inner wall surface of the ink flow path from the ink cartridge to the nozzle hole of the ink jet head, and the ink quality is poor due to the air bubbles and dust. May decrease.
[0004]
Therefore, it is known to perform a purge operation in order to perform initial introduction of ink from the ink cartridge to the inkjet head when the ink cartridge is replaced, and to recover and maintain the ink ejection function of the inkjet head. In the purge operation, a large negative pressure is generated by a suction pump connected to the suction cap while the suction cap is in contact with the nozzle surface of the inkjet head, and a predetermined amount of ink inside the inkjet head together with bubbles and dust is passed through the suction cap. By sucking, the ink flow path is filled with ink, and bubbles and dust in the ink flow path are discharged to the suction cap side.
[0005]
By the way, when the user first installs the ink cartridge in a new printer when using the ink jet printer, the ink flow path is filled with air. When the ink cartridge is replaced, air has entered between the ink cartridge and the inkjet head. In addition, when the user misjudges that the ink cannot be ejected and the purge operation is performed to recover the ejection function when the remaining amount of ink is low, the ink in the ink jet head runs out and the ink flow path becomes A state filled with air occurs.
[0006]
When performing a purge operation in a state where there is air in the ink flow path, if a large negative pressure is applied at a stretch and ink is rapidly sucked, the ink and air mix and flow into the inkjet head. The ink bubbles and the ink in the ink jet head contains a large amount of bubbles.
[0007]
In particular, when a mesh-like filter member is provided at the connection portion between the ink jet head and the ink cartridge so that bubbles and dust do not move to the ink jet head side together with the ink, when the ink rapidly passes through the filter member. And a huge bubbling
Therefore, a large amount of bubbles are likely to be generated. The bubbles gradually disappear while the ink flows from the filter member to the nozzle holes of the ink jet head. However, the larger the volume of the ink flow path between the filter member and the nozzle holes, the more bubbles remain up to the nozzle holes. Increases the amount of, which adversely affects the initial introduction characteristics.
[0008]
And if there are minute bubbles in the ink flow path, especially if the ink jet head is not used in an environment where the ink easily evaporates such as high temperature and low humidity, the bubbles grow and become large. When the ink jet head is reused, the enlarged bubbles block the ink flow path and ink non-ejection (non-ejection after leaving) tends to occur, which adversely affects the ejection characteristics after leaving.
[0009]
Therefore, it is desirable to reduce the volume of the ink flow path between the filter member and the nozzle hole. However, when the filter member is provided at the connection portion between the inkjet head and the ink cartridge, It is difficult to reduce the volume. In order to reduce the volume of the ink flow path, it is conceivable to provide a filter member inside the ink jet head. However, if a mesh-like filter member is attached to the inside of the ink jet head, a large amount of attachment work is required. In addition to the time and effort, there is a risk of poor mounting.
[0010]
Accordingly, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-312506, an ejection port from which ink is ejected, an energy generation element that generates energy for ejecting ink from the ejection port, and the energy generation element In the ink jet head provided with a liquid flow path for supplying ink to the discharge port, at least a part of the liquid flow channel on the side opposite to the discharge port from the portion where the energy generating element is provided ( a) a structure in which a plurality of openings having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the discharge port forms a curved path; and (b) a plurality of openings having protrusions, which are formed by the openings and the protrusions. (C) a plurality of openings having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the discharge port and formed on the discharge side of the opening; Any one of a structure in which a pillar having a portion is provided with a concave surface facing the discharge port side, and (d) a structure having a cross section in which a plurality of protrusions are provided in the width direction at intervals smaller than the width of the discharge port An ink jet head having a structure (hereinafter, these structures are collectively referred to as a filter structure) has been proposed.
[0011]
According to the technique described in the publication, since the filter structure is provided, the ink supplied from the outside of the inkjet head is ejected from the ejection port through the filter structure. At this time, if dust larger than the cross-section or width of the ejection port is present in the ink, the dust is blocked by the filter structure, so that ink ejection failure due to clogging of the dust near the ejection port is suppressed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the above publication, the filter structure of (a) has a substantially square section (see FIG. 14), a rectangular section (see FIG. 15), and a cross shape (see FIG. 16). In this example, a plurality of the column portions are arranged uniformly. And the thing which has arrange | positioned the some parallel column part with the long rectangular cross section with respect to the arranged discharge outlet is described.
[0013]
In addition, the above publication describes that the filter structure of (b) has a needle-like protrusion and a column section having a rectangular cross section (see FIG. 18 of the publication), and the filter structure of (c) has a concave section. One having a letter-shaped column (see FIG. 28 in the publication) is described, and one having a plurality of needle-like protrusions (see FIG. 36 in the publication) is described as the filter structure of (d).
[0014]
However, the filter structure is fine, and the bottom surface area of the column portion is very small when the column portion has a substantially square cross-section, a cross-shaped cross section, or a concave cross-section. In
For this reason, it is difficult to increase the fixing strength of the column portion with respect to the ink flow path, and the column portion may fall when the ink suddenly flows due to a large negative pressure in the purge operation. When the column part falls down, the cross-sectional shape of the ink flow path changes, so that the ink ejection characteristics may change and printing unevenness may occur. .
[0015]
Further, when a plurality of the column portions are arranged uniformly, the flow resistance of the ink is increased, and the ink ejection characteristics are deteriorated, which may make high-speed printing impossible. In particular, when a plurality of columnar sections having a rectangular cross section are arranged substantially parallel to the aligned discharge ports, the flow resistance of the ink is significantly increased, so that the ink ejection characteristics are liable to be deteriorated.
[0016]
In addition, when the needle-like protrusion is used, the area of the bottom surface of the needle-like protrusion is smaller than that of the column portion. Therefore, it is very important to increase the fixing strength of the needle-like protrusion with respect to the ink flow path. It is difficult, and when the ink suddenly flows due to a large negative pressure in the purge operation, the needle-like projections may fall down and the ink ejection characteristics may change.
[0017]
Furthermore, when ink is supplied from the ink supply source through the filter structure over the entire length of the row formed by the multiple ejection channels, bubbles and dust tend to stay in the end portion of the filter structure. When air bubbles or dust that stays in this way or is trapped by the filter structure grows, the filter structure is partially blocked, causing printing unevenness. These bubbles and dust are difficult to remove even by a powerful suction purge.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to prevent defective ejection due to ink bubbles and dust, and to perform normal printing. An object of the present invention is to provide an ink jet head capable of discharging dust well.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to
[0020]
According to a second aspect of the present invention, in the inkjet head according to the first aspect, the fill T A substantially long cylindrical shape You Multiple Filter member Are arranged at predetermined intervals.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head according to the second aspect, the
The plurality of filter members are arranged in a plurality of rows in parallel with the alignment direction of the plurality of channels, the filter members in one row are arranged corresponding to the gaps between the filter members in the other row, and the filter members in each row Make sure that the semicircular ends are spaced from each other.
It is a summary.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head according to the second or third aspect, the extended opening forming member is the end of the filter member in the alignment direction of the plurality of channels. It is the gist that it is connected.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to fourth aspects, there are a plurality of the opening forming members, and openings corresponding to the plurality of channels are provided in the gaps. It is the gist of having a part.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet head according to the fifth aspect, the actuator includes a plurality of channels for accommodating the ink and dummy channels formed alternately in an aligned state, and the opening forming member. The main point is that they are arranged opposite to the dummy channel.
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a
[0042]
The
[0043]
A
[0044]
The printing paper P is conveyed as a recording medium to a position facing the
A transport mechanism LF is disposed. The transport mechanism LF transports the printing paper P by the rotation of the
[0045]
As described above, in the
[0046]
Further, the
[0047]
The
[0048]
The flushing
[0049]
FIG. 2 is a perspective view showing the
[0050]
Flat plate
[0051]
The front end surfaces of the
An appropriate material (for example, for example, a rear end portion of each
[0052]
A plurality of lead-out
[0053]
A plurality of
[0054]
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a part of each of the
[0055]
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a state where the
[0056]
FIG. 9 is a plan view showing the back side of a part of the
[0057]
4 to 9 are schematic diagrams for explaining the configuration of the
[0058]
As shown in FIGS. 4 and 5, on the back surface (surface connected to the plate member 15) side of each of the
[0059]
The side walls of each
[0060]
An
[0061]
As shown in FIGS. 4 and 6, nozzle holes 16 a are formed at the outlet ends of the
[0062]
As shown in FIGS. 6 to 11, each
[0063]
As shown in FIGS. 7, 10, and 11, the planar shape of the
[0064]
As shown in FIGS. 7 to 11, each
[0065]
As shown in FIGS. 7 to 11, in each
Each
[0066]
Each of the
[0067]
As shown in FIGS. 7, 10, and 11, in each
[0068]
The top portions of the
[0069]
By the way, the
[0070]
Next, the operation and effect of the present embodiment configured as described above will be described. Each color ink stored in the
[0071]
Here, the
[0072]
Then, as shown in FIG. 4, in a state where ink is supplied into each
[0073]
Here, when the application of the drive signal from the
[0074]
According to the propagation theory of the pressure wave, when the one-way propagation time T elapses from the application of the drive signal, the pressure in the channel groove 31a is reversed and turned to a positive pressure. Return to V). Then, the side wall portion of the channel groove 31a returns to the state before deformation, and pressure is applied to the ink. As a result, the positive pressure and the pressure generated when the side wall portion returns to the state before deformation are added together, and a relatively high pressure is generated in the vicinity of the nozzle hole 16a in the channel groove 31a. Ink droplets are ejected from 16a.
[0075]
Here, if a material having flexibility (for example, silicon rubber) is used as the sealing
[0076]
In the present embodiment, each ejection channel corresponding to the opening portions 45a to 45c of the
[0077]
In addition to the above-described flushing operation, performing a flushing operation for driving all the ejection channels as known in the art is effective in preventing the increase in the viscosity of the ink in the channels that are not ejected. Further, when the ink is sucked from all the ejection channels by operating the
[0078]
Even during a normal printing operation, the ink is supplied through the plurality of rib-shaped protrusions 44a to 44h by the operation of the ejection channels corresponding to the
[0079]
Conventionally, attempts have been made to reduce the cross-sectional area of the ink supply path in order to improve the ink introduction property and the air bubble discharge property. However, in this case, there is a problem in that crosstalk occurs. However, by configuring as described above, it is possible to sufficiently secure the cross-sectional area of the ink supply path while improving the ink introduction property and the bubble discharge property, and as a result, the crosstalk can also be improved. It was.
[0080]
In the above embodiment, each ejection channel corresponding to the openings 45a to 45c of the end portions 41a and 41b of the
[0081]
In the case of (1), as described above, a high-speed ink flow is generated between the rib-like protrusions 44a to 44h and the wall surface of the
[0082]
As described above, the ink supplied through the
[0083]
Further, by setting the distance t between the tip of each
[0084]
Further, by forming the
[0085]
Since each of the
[0086]
Further, the intervals between the filter members 43a and the intervals between the
[0087]
Further, since the rows formed by the filter members 43a are arranged corresponding to the rows formed by the
[0088]
Next, a method for creating the
[0089]
A resist
[0090]
The resist
[0091]
Here, it is desirable to use synchrotron radiation as the
[0092]
Thereafter, when development is performed with a developer, the exposed portion 102b is dissolved and removed in the developer, and only the unexposed portion 102c remains on the
[0093]
The
[0094]
Then, as shown in FIG. 17, the molding die 106 is attached to the molding die
[0095]
As described above, when the
[0096]
Further, in order to arrange the ejection channels at high density, the width of the side walls is increased by a predetermined amount in order to reduce the channel width and increase the depth, or to obtain the ink ejection pressure as in the actuator of the present embodiment. When necessary, the above manufacturing method is suitable for forming the
[0097]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may change as follows, and even in that case, the effect | action and effect equivalent to or more than the said embodiment can be acquired. (1) The above embodiment is embodied in the
[0098]
(2) In the above embodiment, the
[0099]
Here, as in the above embodiment, 31 rows of channel grooves are formed in each of the
[0100]
(3) Although the
[0101]
(5) In the above embodiment, the width of the
[0102]
(6) In the above embodiment, the
[0103]
(8) In the above embodiment, the present invention is applied to a printer in which the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a color inkjet printer including an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating an inkjet head according to an embodiment.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a state where a sealing material is removed from the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of an ink jet head according to an embodiment.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a state in which a part of each substrate in the inkjet head according to the embodiment is viewed from the front end side.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an inkjet head according to an embodiment.
FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a state where a manifold member is removed from the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 8 is a partial perspective view of a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 9 is a partial plan view of a manifold member and a substrate in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 10 is a plan view of a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 11 is a plan view of a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment;
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment;
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a manifold member in the inkjet head according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
509 ...
11, 12 ...
15 ...
16a ...
24 ...
43a, 43b ... Filter members
Claims (6)
前記複数のチャンネルの入口端側に接続され、前記複数のチャンネルの整列方向に延出されると共に、インク供給源から供給されたインクを前記複数のチャンネルの各入口端に対して供給するインク供給路が形成されたマニホールドと
を備えたインクジェットヘッドであって、
前記複数のチャンネルの整列方向端部のチャンネルをフラッシング動作専用のチャンネルとするとともに、そのフラッシング動作専用のチャンネルを除く前記複数のチャンネルの各入口端と、該入口端に対向する前記マニホールドのインク供給路の壁面との間の前記インク供給路内に、前記複数のチャンネルの各入口端と間隔をあけてフィルタが設けられ、
前記インク供給路に、前記チャンネルと対向する開口部を形成する開口部形成部材が設けられ、
前記フラッシング動作専用のチャンネルと対向する前記開口部と隣接する前記開口部形成部材が前記フィルタと接続されるように延出されていることを特徴とするインクジェットヘッド。A plurality of channels for containing ink are formed in an aligned state, and an actuator that drives the ink in the channels to be ejected as droplets from nozzle holes provided on the outlet end side of the channels;
An ink supply path connected to the inlet end side of the plurality of channels, extending in the alignment direction of the plurality of channels, and supplying ink supplied from an ink supply source to each inlet end of the plurality of channels. An ink jet head comprising a manifold formed with
The channel at the end in the alignment direction of the plurality of channels is a channel dedicated to the flushing operation, the inlet ends of the plurality of channels excluding the channel dedicated to the flushing operation, and the ink supply of the manifold facing the inlet end in the ink supply path between the wall surface of the road, filters are provided at a respective inlet end and an interval of the plurality of channels,
An opening forming member for forming an opening facing the channel is provided in the ink supply path;
Ink jet head, wherein the opening forming member adjacent to the opening portion facing the channel of the flushing operation only is extended to be connected to the filter.
前記フィルタは、略長円柱状を成す複数個のフィルタ部材が所定間隔をあけて配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1,
The filter is an ink jet head having a plurality of filter members to growth substantially long cylindrical shape, characterized in that it is arranged at a predetermined interval.
前記複数のフィルタ部材は前記複数のチャンネルの整列方向と平行に複数列配置され、一方の列の前記フィルタ部材は他方の列のフィルタ部材間の隙間に対応して配置され、各列のフィルタ部材のそれぞれの半円形の端部同士は所定間隔をあけて配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 2,
The plurality of filter members are arranged in a plurality of rows in parallel with the alignment direction of the plurality of channels, and the filter members in one row are arranged corresponding to the gaps between the filter members in the other row, and the filter members in each row Each of the semicircular ends of the ink jet head is disposed with a predetermined gap therebetween.
前記延出された開口部形成部材は、前記複数のチャンネルの整列方向における前記フィ
ルタ部材の端部のものと接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。In the ink jet head according to claim 2 or 3,
The extended opening forming member is connected to the end of the filter member in the alignment direction of the plurality of channels.
前記開口部形成部材は、複数個あって、その隙間に、前記複数のチャンネルに対応する開口部を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。In the inkjet head according to any one of claims 1 to 4,
2. An ink jet head according to claim 1, wherein there are a plurality of opening forming members, and openings corresponding to the plurality of channels are provided in the gaps.
前記アクチュエータには、前記インクを収容する複数のチャンネルとダミーチャンネルとが交互に整列状態で形成され、
前記開口部形成部材は、前記ダミーチャンネルと対向して配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。In the inkjet head according to claim 5,
In the actuator, a plurality of channels containing the ink and dummy channels are alternately formed in an aligned state,
The ink jet head according to claim 1, wherein the opening forming member is disposed to face the dummy channel.
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