JPH10272770A - インクジェットヘッド - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/07—Embodiments of or processes related to ink-jet heads dealing with air bubbles
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
を、アクチュエータにおいて整列状態で形成された複数
のチャンネルに供給し、アクチュエータを駆動すること
によって、チャンネル内のインクをノズルより液滴とし
て噴射するようにした、インクジェットヘッドにおい
て、インクの初期導入時に供給路の最終端近傍に残留し
やすい気泡をパージにより効果的に除去できるようにす
る。 【解決手段】 供給路16の終端部の幅を、その最終端
に行くに従って、より狭くする。これによって、気泡3
9aは、最終端近傍にあるいずれかのチャンネル6の入
口端に極めて近接した位置にもたらされ、インクの初期
導入時においてパージを実施すれば、この最終端近傍に
あるいずれかのチャンネル6を通して容易にかつ効果的
に除去されることができる。
Description
方式の記録装置に備えるインクジェットヘッドに関する
もので、特に、インクジェットヘッド内に与えられるイ
ンク流路の形態における改良に関するものである。
字が容易な記録装置として、インクジェット方式の記録
装置がある。この発明にとって興味あるインクジェット
方式の記録装置について、図1ないし図6を参照して説
明する。なお、図1ないし図6は、この発明の実施形態
を説明するためにも参照される。
の概略が斜視図で示されている。インクジェット記録装
置1には、印字機構2およびパージ装置3が組み込まれ
ている。印字機構2の主要部が拡大されて図2に示され
ている。図2に示すように、印字機構2は、インクジェ
ットヘッド4(図1では図示されない。)、およびイン
クジェットヘッド4にインクを供給するためインクジェ
ットヘッド4に着脱可能に装着されるインクカートリッ
ジ5を備えている。
に「5a」、「5b」、「5c」および「5d」で示す
ように、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの
各色のインクを供給して、カラー化を図るため、4つの
インクカートリッジ5が装着され、したがって、4つの
インクカートリッジ5に対応して、インクジェットヘッ
ド4も4つ備えている。
が斜視図で示されている。また、図3の線IV−IVに
沿う断面図が図4に、同じく線V−Vに沿う断面図が図
5にそれぞれ示されている。インクジェットヘッド4
は、インクを収容する複数のチャンネル6を整列状態で
形成したアクチュエータ7とインクカートリッジ5から
のインクを各チャンネル6に供給するためのマニホール
ド8とから構成される。
ミックへの電界印加時の変形を利用して、所望のチャン
ネル6内の容積を変化させ、この容積減少時にチャンネ
ル6内のインクをノズル9より液滴として噴射し、他
方、容積増加時にインクカートリッジ5およびマニホー
ルド8からのインクをチャンネル6内に導入するように
構成されている。ノズル9には、各チャンネル6の出口
端に連通する細孔10が設けられている。
は、各チャンネル6を挟むように、ダミー溝11がチャ
ンネル6と平行に延びるように形成される。ダミー溝1
1は、上述した圧電セラミックの変形による各チャンネ
ル6の容積変化をより生じやすくするためのもので、そ
の内部にはインクが導入されないように、マニホールド
8側において閉じられている。
に示すように、上述したようなチャンネル6およびダミ
ー溝11をそれぞれ形成する2つの基板12および13
と、これら基板12および13間に挟まれるセンタープ
レート14とによって構成される。したがって、アクチ
ュエータ7において、複数のチャンネル6は、2列をな
しながらそれぞれ整列状態で配列される。
側においてアクチュエータ7に接合される。マニホール
ド8には、複数のチャンネル6の整列方向に延び、かつ
チャンネル6の各入口端に対して共通的に開口する供給
路16が設けられる。この供給路16は、図5および図
6に示すように、チャンネル6の各列に沿ってそれぞれ
形成されている。2列の供給路16は、図6に示すよう
に、上部において相互に一体化され、インクカートリッ
ジ5と接続される導入口21と連通されている。なお、
図6の一部には、この発明の実施形態において採用され
る構成も含まれている。
るように、その両端部に取付け片17および18を形成
しており、これら取付け片17および18間にアクチュ
エータ7が挟まれながら位置決めされ、その状態で接着
剤(図示せず。)を付与することによって、アクチュエ
ータ7とマニホールド8とが液密的に固定される。これ
ら一体化されたアクチュエータ7およびマニホールド8
を備えるインクジェットヘッド4は、ヘッドカバー19
内に収容された状態とされ、かつ図1に示したキャリッ
ジ20によって保持される。
うに、ノズルプレート9を下、マニホールド8を上にし
て、約45度傾斜して配置される。このとき、マニホー
ルド8は、導入口21を最も上にして供給路16がその
導入口21から下向きに続くように配置される。なお、
インクジェットヘッド4は、水平横向きまたは垂直下向
きに置くこともできるが、水平横向きの場合、導入口2
1を上にして供給路16をその下に配置することが望ま
しい。
供給路16に連通する導入口21には、ラバーからなる
シール部材22およびアダプタ23を介して、前述した
インクカートリッジ5が着脱可能に装着される。導入口
21には、フィルタ24が設けられ、他方、インクカー
トリッジ5の排出口25には、フィルタ26が設けら
れ、これらフィルタ24および26を通って、インクが
インクカートリッジ5からマニホールド8に供給され
る。
イドシャフト27およびガイドレール28に沿って直線
往復移動可能に保持され、かつプーリ29および30上
に掛け渡されたエンドレスベルト31に連結される。し
たがって、一方のプーリ、たとえばプーリ30が図示し
ないモータにより回転駆動されることにより、キャリッ
ジ20は、往復直線移動する。
紙32は、図示しない給紙機構に基づき、プラテンロー
ラ33の矢印34方向の回転に従って、矢印35方向へ
送られる。このようにして、インクジェット記録装置1
においては、キャリッジ20の動きと記録紙32の動き
とが協働して、インクジェットヘッド4が記録紙32上
の所望の領域にインクを噴射して所望の印字を達成す
る。
ット状態にあるインクジェットヘッド4の位置に対向す
るように、前述したパージ装置3が設けられている。イ
ンクジェットヘッド4は、使用中において、その内部に
気泡が発生または残留したり、噴射面上にインクが付着
したりすることにより、不噴射を起こすことがある。パ
ージ装置3は、インクジェットヘッド4に近接して、キ
ャップ36がインクジェットヘッド4の噴射面を覆って
いるときに、ポンプ37により負圧を発生させ、インク
ジェットヘッド4内部のインクを気泡とともに所定量吸
引して貯留部38へと送るものであって、これによっ
て、上述したような不都合を解消して、インクジェット
ヘッド4における良好な噴射状態の回復が図られる。
分VIIIに対応する部分が拡大されて示されていて、
本出願人が先に考えた構造において、インクジェットヘ
ッド4に備える、アクチュエータ7の、マニホールド8
への接合面の一部が拡大されて示されている。図11を
参照して、インクカートリッジ5を交換した際、インク
ジェットヘッド4へのインクの初期導入は、パージ装置
3を利用してインクカートリッジ5からインクジェット
ヘッド4へインクを吸引することにより行なわれるが、
そのとき、空気も一緒に吸引し、供給路16の最終端近
傍(導入口21から最も離れた端)に空気が気泡39a
となって残留しやすい傾向がある。特にインクジェット
ヘッド4を使用しないまま放置しておくと、気泡39a
は成長していく。このように供給路16の最終端近傍に
おいて残留した気泡39aは、たとえパージを実施して
も、除去することが比較的困難で、その結果、供給路1
6の最終端近傍に連通するチャンネル6において、イン
クの不噴出を生じることが多い。図11に示すように、
供給路16が最終端まで平行に形成されたものでは、気
泡39aがチャンネル6と対向する位置ばかりでなく、
ずれた位置にも発生し、パージ装置3による吸引では除
去することが非常に困難になる。
を解決し得るインクジェットヘッドを提供しようとする
ことである。
容する複数のチャンネルが整列状態で形成され、かつこ
れらチャンネル内のインクをノズル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、チャンネルの
入口端側においてアクチュエータに接合されるものであ
って、各チャンネルへインクを供給するため、複数のチ
ャンネルの整列方向に延び、かつチャンネルの各入口端
に対して共通的に開口する供給路が形成された、マニホ
ールドとを備える、インクジェットヘッドに向けられる
ものであって、上述した技術的課題を解決するため、請
求項1に記載の発明では、供給路の終端部の幅が、その
最終端に行くに従って、より狭くされていることを特徴
としている。
徐々に狭くされていると、そこに残留する気泡を、最終
端近傍にあるいずれかのチャンネルの入口端に極めて近
接した位置にもたらすことができる。請求項2に記載の
発明は、請求項1に記載の発明において、チャンネルの
中心線が通る位置からずれた位置に、供給路の最深部を
位置させることを特徴としている。
特徴的構成は、最深部がチャンネルの中心線の通る位置
にある場合と比較して、供給路の断面積を実質的に同様
に保ちながら、あるいはあまり大きくすることなく、最
深部とチャンネルの入口端との間の距離を長くして、最
深部に位置する気泡が同様の速度で成長しても、気泡の
外表面がチャンネルの入口端に到達するまでの期間をよ
り長くしようとする配慮からなされたものであるが、こ
の特徴的構成を採用したときには、不所望にも、最深部
に残留する気泡は、チャンネルの入口端から遠ざけら
れ、結果として、パージによる気泡の除去がより困難と
なる。したがって、請求項2に記載の特徴的構成を採用
する場合には、請求項1に記載のように、供給路の終端
部において幅を徐々に狭くすることが特に有利であり、
これによって、この終端部に位置する気泡をチャンネル
の入口端に近づけることができるため、この気泡をパー
ジによって容易に除去できるようになる。
の発明において、供給路の終端部における最深部が、供
給路の最終端に行くに従って、チャンネルの中心線が通
る位置により近づくように延びる形態を有していること
を特徴としている。このように供給路の終端部における
最深部に対して上述のような形態を与えると、供給路の
終端部に残留する気泡は最深部に位置される傾向がある
ので、この最深部に位置した気泡をパージにより除去す
ることが一層容易になる。
3のいずれかに記載の発明において、複数のチャンネル
が複数列をなしながら各列においてそれぞれ整列状態で
形成され、また、供給路が複数のチャンネルの各列に沿
ってそれぞれ形成されていることを特徴としている。こ
のように複数のチャンネルが複数列をなしながら各列に
おいてそれぞれ整列状態で形成されるインクジェットヘ
ッドにおいて、供給路が複数のチャンネルの各列に沿っ
てそれぞれ形成されている場合には、供給路の断面積を
それほど大きくすることができないため、請求項1に記
載のように気泡を効果的に除去できることは意義があ
る。
は、この発明の一実施形態によるインクジェットヘッド
4を説明するためのものでもある。このインクジェット
ヘッド4に関する一般的な説明については、この発明の
背景を明らかにするために図1ないし図6を参照して前
述した説明を援用して、ここでは繰り返さない。
エータ7側のチャンネル6の入口端とマニホールド8側
の供給路16と位置関係に関して、図7によく示される
ような構成が採用されている。図7は、図5の部分VI
Iの拡大図であり、図5に実線で示した供給路16を示
している。なお、図10は、本出願人が先に考えた構造
を示す、図7に相当する図であって、図5に想像線で示
した供給路16を示している。
路16は、アクチュエータ7側のチャンネル6の中心線
41が通る位置からずれた位置に、その最深部40を位
置させている。特に、この実施形態では、チャンネル6
の入口端に対向しない位置にまで、最深部40をずらせ
ている。すなわち、チャンネル6の入口端と対向する供
給路16の内側壁は、チャンネル6の中心線41と鋭角
をなして傾斜し最深部40に連なっている。この最深部
40は、後述するように、導入口21から最も遠いチャ
ンネル6を除いて、チャンネル6の列と平行に延びてい
る。
0に示し、あるいは図5において想像線で示したように
チャンネル6の中心線が通る位置に最深部がある場合と
比較して、供給路16の断面積を実質的に同様に保ちな
がら、あるいはあまり大きくすることなく、最深部40
とチャンネル6の入口端との間の距離を長くすることが
できる。したがって、図7において破線および実線で順
次示すように、最深部40に位置する気泡39が成長す
るとき、この成長が図5において想像線で示した場合と
同様の速度で進んでも、気泡39の外表面がチャンネル
6の入口端に到達するまでの期間をより長くすることが
できる。
39のチャンネル6への引込みを防止できるので、良好
な印字状態を長く保つことができる。また、必要なパー
ジの頻度を低減することができ、印字動作の効率を上げ
ることができるとともに、図1に示したパージ装置3を
含むメンテナンス系への負担を少なくすることができ
る。また、パージによって浪費されるインク量を減少さ
せることができるので、本来の印字に供され得るインク
量を増加させることができる。
構成が、図8によく示されている。図8は、アクチュエ
ータ7における、マニホールド8との接合面の一部を示
している。図8において、マニホールド8がアクチュエ
ータ7に接する領域には、ハッチングが施され、また、
1点鎖線をもって、供給路16の最深部40の位置が示
されている。
うな問題を解決するためのものである。前述したよう
に、一般に、インクの初期導入時、供給路の最終端近傍
において気泡が残留しやすい傾向があり、また、このよ
うに供給路の最終端近傍において残留した気泡は、たと
えパージを実施しても、除去することが比較的困難で、
その結果、供給路の最終端近傍に連通するチャンネルに
おいて、インクの不噴出を生じることが多い。
チャンネル6よりも幅広で平坦なとき、あるいは、図7
に示すように、供給路16の最深部40がチャンネル6
の中心線41が通る位置からずれた位置に位置している
とき、より顕著に現れる。なぜなら、前述したように、
気泡39は、最深部40の位置に残留しやすいが、前者
の場合、チャンネル6の入口端から遠い所に気泡が発生
することがあり、後者の場合、チャンネル6の入口端か
ら確実に遠ざけられているためである。
給路16の終端部においては、供給路16の幅は、その
最終端に行くに従って、より狭くされ、しかも、供給路
16の最深部40は、供給路16の最終端に行くに従っ
て、チャンネル6の中心線41が通る位置により近づく
ように延びている。したがって、最終端近傍のチャンネ
ル6に対応する供給路16の形状は、実質、図10と同
様になる。
に残留する気泡39aが図示されている。この気泡39
aは、図7に示した気泡39と同様、供給路16の最深
部40の位置に留まっているが、供給路16の終端部に
おいて幅が徐々に狭くされていることに起因して、気泡
39aは、最終端近傍にあるいずれかのチャンネル6の
入口端に極めて近接した位置にもたらされる。特に、こ
の実施形態では、供給路16の最深部40が、供給路1
6の最終端に行くに従って、チャンネル6の中心線41
が通る位置により近づくように延びているので、気泡3
9aが最深部40の位置にもたらされる結果として、気
泡39aをより確実にチャンネル6の入口端に極めて近
接した位置にもたらすことができる。
端近傍において残留している気泡39aは、インクの初
期導入時においてパージを実施すれば、この最終端近傍
にあるいずれかのチャンネル6を通して容易にかつ効果
的に除去されることができる。本発明者の実験によれ
ば、図8および図9に示すように、気泡39aは、供給
路16の最終端面に接する状態にまでは至りにくいばか
りでなく、図10に示すように、球面と平面との間に隙
間が形成されるので、供給路16の最終端のチャンネル
6に対しては、気泡がかなり大きく成長しない限り、イ
ンクの流路が確保される。しかし、図9に示すように、
気泡39aの成長は、供給路16の上流側に延びる傾向
が大きく、最終端のチャンネル6を閉塞する前にその手
前のチャンネル6を閉塞することが多い。このため、イ
ンクの初期導入時のパージによって、その閉塞の原因に
なる気泡を早期に除去しておくことができる。
の導入口21は、供給路16側の端部において、供給路
16に向けて徐々に断面積を拡大するように、傾斜面2
1aを有する。これは、インクカートリッジ5からイン
クジェットヘッド4にインクを初期導入する際、インク
がインクジェットヘッド4のマニホールド側端面に激し
く衝突して気泡を生じるのを、導入口21の断面を拡大
することでインクの流速を落として防止するためであ
る。これによって、供給路16に侵入する気泡をできる
だけ少なくし、上記の本実施形態にかかる構成を一層効
果あるものにすることができる。
関する具体的な設計にあたっては、マニホールド8を構
成する材料の濡れ性、インクの表面張力、供給路10の
最終端と最端のチャンネル6の入口端との距離、供給路
10の終端部の内面の曲率、インクジェットヘッド4の
使用時の重力方向、気泡39aの体積、チャンネル6の
奥行き、等のファクタが考慮される。
連して説明したが、この発明の範囲内において、その他
の実施形態も可能である。たとえば、図7を参照して説
明した構成は、必須ではなく、このような構成による利
点を期待しないならば、採用されなくてもよい。したが
って、この発明は、図10に示し、あるいは図5に想像
線で示すように、チャンネル6の中心線41が通る位置
に、供給路16における最深部40が位置する場合に
も、適用することができる。
タ7において、チャンネル6が2列をなしていたが、3
列以上をなしていても、あるいは、単に1列のみをなし
ていてもよい。また、前述した説明では、アクチュエー
タ7は、圧電セラミックへの電界印加時の変形を利用し
てインクを噴射する形式のものであるとしたが、これに
代えて、たとえば、発熱素子を用いたもの等に置き換え
られてもよい。
よれば、供給路の終端部の幅が、その最終端に行くに従
って、より狭くされているので、そこに残留する気泡
を、最終端近傍にあるいずれかのチャンネルの入口端に
極めて近接した位置にもたらすことができ、それゆえ、
インクの初期導入時においてパージを実施すれば、この
最終端近傍に残留する気泡を、最終端近傍にあるいずれ
かのチャンネルを通して容易にかつ効果的に除去するこ
とができる。したがって、インクの初期導入後、さら
に、たとえば、インクジェットヘッドを使用しないまま
放置した後、使用しようとするときにおいて、供給路の
最終端近傍において残留した気泡が原因となって、供給
路の最終端近傍に連通するチャンネルでインクの不噴出
が生じることを防止でき、インクの初期導入時における
インクジェットヘッドの印字品質に対する信頼性を向上
させることができる。
ず、次のような効果が奏される。すなわち、マニホール
ドにある供給路が、アクチュエータ側のチャンネルの中
心線が通る位置からずれた位置に、その最深部を位置さ
せているので、チャンネルの中心線が通る位置に最深部
がある場合と比較して、供給路の断面積を実質的に同様
に保ちながら、あるいはあまり大きくすることなく、最
深部とチャンネルの入口端との間の距離を長くすること
ができ、したがって、最深部に位置する気泡の成長が同
様の速度で進んでも、気泡の外表面がチャンネルの入口
端に到達するまでの期間をより長くすることができる。
そのため、比較的長期間にわたって、気泡がチャンネル
へ引き込まれることを防止できるので、良好な印字状態
を長く保つことができる。また、必要なパージの頻度を
低減することができ、パージ装置を含むメンテナンス系
への負担を少なくすることができる。また、パージによ
って浪費されるインク量を減少させることができるの
で、本来の印字に供され得るインク量を増加させること
ができる。
しとして、請求項2に記載の技術的事項のみを単純に採
用した場合には、不所望にも、供給路の最終端近傍にお
ける最深部に残留する気泡は、チャンネルの入口端から
遠ざけられ、結果として、パージによる気泡の除去がよ
り困難となってしまうことがある。しかしながら、請求
項2に記載の技術的事項は、請求項1に記載の発明に適
用されるものであるので、請求項1に記載のように、供
給路の終端部の幅を徐々に狭くすることによって、供給
路の最終端近傍に位置する気泡をチャンネルの入口端に
近づけることができ、この気泡をパージにより容易に除
去できるようになる。
給路に残留する気泡は最深部に位置される傾向があるの
で、供給路の終端部における最深部を、供給路の最終端
に行くに従って、チャンネルの中心線が通る位置により
近づけることにより、このように最深部に位置した気泡
をパージにより確実に除去することができるようにな
る。
3のいずれかに記載の発明に適用されるものであるが、
請求項4に記載のように、複数のチャンネルが複数列を
なしながら各列においてそれぞれ整列状態で形成され、
また、供給路が複数のチャンネルの各列に沿ってそれぞ
れ形成されている場合には、供給路の断面積をそれほど
大きくすることができないため、パージ負荷を低減する
ことができるものの、各供給路において、気泡を長期に
わたって滞留させることができない。そのため、請求項
1に記載のように、最終端近傍に残留する気泡を効果的
に除去できることは、重要な意義がある。
ッドが組み込まれたインクジェット記録装置1の全体の
概略を示す斜視図である。
図である。
示す斜視図である。
ジェットヘッド4を示す図である。
ュエータ7の、マニホールド8への接合面の一部を示
す。
16の最終端近傍を示す図である。
ッドに備える、アクチュエータ7側のチャンネル6の入
口端とマニホールド8側の供給路16とを拡大して示
す、図7に相当する図である。
8に相当する図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 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、かつ前記チャンネル内のインクをノ
ズル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、 前記チャンネルの入口端側において前記アクチュエータ
に接合されるものであって、各前記チャンネルへインク
を供給するため、複数の前記チャンネルの整列方向に延
び、かつ前記チャンネルの各入口端に対して共通的に開
口する供給路が形成された、マニホールドとを備える、
インクジェットヘッドにおいて、 前記供給路の終端部の幅は、その最終端に行くに従っ
て、より狭くされていることを特徴とする、インクジェ
ットヘッド。 - 【請求項2】 前記供給路は、前記チャンネルの中心線
が通る位置からずれた位置に、その最深部を位置させて
いることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェッ
トヘッド。 - 【請求項3】 前記供給路の終端部においては、前記最
深部は、前記供給路の最終端に行くに従って、前記チャ
ンネルの中心線が通る位置により近づくように延びてい
ることを特徴とする、請求項2に記載のインクジェット
ヘッド。 - 【請求項4】 複数の前記チャンネルは、複数列をなし
ながら各列においてそれぞれ整列状態で形成され、前記
供給路は、複数の前記チャンネルの各列に沿ってそれぞ
れ形成されることを特徴とする、請求項1ないし3のい
ずれかに記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7960297A JP3671589B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | インクジェットヘッド |
| DE69800782T DE69800782T2 (de) | 1997-03-28 | 1998-03-27 | Tintenstrahldruckkopf mit Tintenzuführkanal |
| US09/049,046 US6270205B1 (en) | 1997-03-28 | 1998-03-27 | Ink-jet print head with ink supply channel |
| EP98302339A EP0867290B1 (en) | 1997-03-28 | 1998-03-27 | Ink-jet print head with ink supply channel |
| US09/640,863 US6742883B1 (en) | 1997-03-28 | 2000-08-18 | Ink jet head capable of reliably removing air bubbles from ink |
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- 1997-03-31 JP JP7960297A patent/JP3671589B2/ja not_active Expired - Lifetime
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