JP4000571B2 - Liquid discharge head, liquid discharge apparatus, image forming apparatus, and method of manufacturing liquid discharge head - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法に係り、特に、液体吐出ヘッドに形成される供給絞り及びノズルの形成技術に関する。 The present invention relates to a liquid ejection head, a liquid ejection apparatus , an image forming apparatus , and a method for manufacturing a liquid ejection head, and more particularly, to a technology for forming a supply restrictor and a nozzle formed in the liquid ejection head.
インクジェット方式の画像形成装置には、多数のノズルをマトリクス状に配列させた印字ヘッドを備え、各ノズルから記録媒体に対してインク滴を吐出し、記録媒体上に画像を形成するものがある。また印字ヘッドには、複数のプレート部材を積層して接着剤等で接合することにより組み立てられているものがある。このような印字ヘッドの内部には、各ノズルに連通する圧力室と、インクを貯留し、各圧力室にインクを供給する共通液室との間にインク供給口(インク流路)が設けられており、インク供給口又はその一部に、微細な孔径の供給絞りが設けられている。供給絞りは内部を流れる液体の流体抵抗として機能し、圧力室内から共通液室に対するインクの逆流を低減し、ノズルからのインク吐出を安定にする。 Some inkjet image forming apparatuses include a print head in which a large number of nozzles are arranged in a matrix, and eject ink droplets from each nozzle onto a recording medium to form an image on the recording medium. Some print heads are assembled by laminating a plurality of plate members and bonding them with an adhesive or the like. In such a print head, an ink supply port (ink flow path) is provided between a pressure chamber communicating with each nozzle and a common liquid chamber for storing ink and supplying ink to each pressure chamber. In addition, a supply restrictor having a fine hole diameter is provided in the ink supply port or a part thereof. The supply restrictor functions as a fluid resistance of the liquid flowing inside, reduces the backflow of ink from the pressure chamber to the common liquid chamber, and stabilizes ink discharge from the nozzle.
このような画像形成装置において、近年、さらなる高画質化が望まれている。高画質化を実現するためには、印字ヘッドに備えられる各ノズルが一様に形成され、バラツキの少ないことが要求される。ノズル径やノズル位置等が不揃いの場合、ノズルのインク吐出量や吐出速度にバラツキが生じ、記録媒体上に形成されるドットの大きさや着弾位置に差異が現れ、画質低下を招くからである。そこで従来より、ノズルを高精度に加工する技術が開示されている(例えば、特許文献1乃至特許文献4等参照)。 In such an image forming apparatus, in recent years, further higher image quality is desired. In order to achieve high image quality, it is required that the nozzles provided in the print head are uniformly formed and have little variation. This is because if the nozzle diameters and nozzle positions are not uniform, the ink discharge amount and discharge speed of the nozzles vary, resulting in differences in the sizes and landing positions of dots formed on the recording medium, leading to a reduction in image quality. Therefore, conventionally, a technique for processing a nozzle with high accuracy has been disclosed (see, for example, Patent Document 1 to Patent Document 4).
特許文献1には、ノズルプレート(ノズル板)に対して、インクの流入側と吐出側の双方からレーザビームを照射して、ノズルを形成する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for forming a nozzle by irradiating a nozzle plate (nozzle plate) with a laser beam from both the ink inflow side and the ejection side.
特許文献2には、印字ヘッドを組み立て後、ノズル形成位置(ノズル面)に対して、ノズル面外側から拡がりつつあるレーザビームを照射して、ノズルを形成する技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a technique for forming a nozzle by assembling a print head and irradiating a nozzle forming position (nozzle surface) with a laser beam spreading from the outside of the nozzle surface.
特許文献3には、印字ヘッドを組み立て後、レーザ光源を走査しながら、テレセントリック光学系を通して光を照射することで、複数の逆テーパ状のノズルを同時に加工する技術が開示されている。 Patent Document 3 discloses a technique for simultaneously processing a plurality of inversely tapered nozzles by irradiating light through a telecentric optical system while assembling a print head and scanning a laser light source.
特許文献4には、印字ヘッドを組み立て後、レーザ光源と印字ヘッドの間に、複数のマスクとテレセントリック光学系を配置して、印字ヘッドのノズル形成位置(ノズル面)に対して、マスク像に対応する複数のレーザビームを照射して、複数の逆テーパ状のノズルを同時に加工する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1乃至特許文献4では、ノズルを高精度に加工する技術は提案されているが、供給絞りについては考慮されていない。ノズルが高精度に加工されていても、圧力室を介してノズルと連通する供給絞りの加工精度が低い場合、供給絞りの圧力損
失にバラツキが発生する。これにより、供給絞りの流路損失とノズルの流路損失との比(圧損比)が不均一となり、圧損バランスが各圧力室間で安定しない。このため、ノズルからインク滴を吐出する際のインク吐出力が一定とならず、インク吐出量や吐出速度に差異が生じる要因となり、記録媒体上に形成されるドットの大きさや位置に差異が現れ、画質低下を招いてしまう。
However, Patent Documents 1 to 4 propose a technique for processing the nozzle with high accuracy, but do not consider the supply restriction. Even if the nozzle is processed with high accuracy, if the processing accuracy of the supply throttle communicating with the nozzle via the pressure chamber is low, the pressure loss of the supply throttle varies. As a result, the ratio (pressure loss ratio) between the flow loss of the supply throttle and the flow loss of the nozzle is not uniform, and the pressure loss balance is not stable among the pressure chambers. For this reason, the ink ejection force when ejecting ink droplets from the nozzles is not constant, causing a difference in the ink ejection amount and ejection speed, and a difference appears in the size and position of the dots formed on the recording medium. The image quality will be degraded.
また供給絞りやノズルは小さな孔径であるため、共通液室内に異物等が混入した場合、供給絞りやノズルで目詰まりが生じ、吐出不良が生じる可能性がある。 Further, since the supply throttle and the nozzle have a small hole diameter, if foreign matter or the like is mixed into the common liquid chamber, the supply throttle or the nozzle may be clogged, resulting in a discharge failure.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各圧力室に連通する供給絞り及びノズルの圧損バランスが各圧力室間で安定しノズルの目詰まり防止効果の高い液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a liquid discharge head and a liquid that are highly effective in preventing nozzle clogging in which the supply throttle communicating with each pressure chamber and the pressure loss balance of the nozzle are stable between the pressure chambers. An ejection device , an image forming apparatus , and a method for manufacturing a liquid ejection head are provided.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室に供給する液体が貯留される共通液室と、前記共通液室と前記圧力室を連通する供給流路の少なくとも一部を構成する供給絞りと、を備え、前記吐出口の最小開口寸法は前記供給絞りの最小開口寸法よりも大きく構成され、前記複数の圧力室にそれぞれ対応する前記吐出口及び前記供給絞りの流路損失の比は各圧力室間で均一に構成され、前記共通液室には液体供給用の管部材が連結される供給口が形成され、前記供給口には、液体の流れによって開閉動作を行う弁機能を備えたフィルタ部材が設けられ、前記管部材側から前記共通液室側に向かう方向に液体が流れるときには前記供給口は前記フィルタ部材によって閉じられ、前記フィルタ部材を介して前記共通液室に液体供給が行われるとともに、前記共通液室側から前記管部材側に向かう方向に液体が流れるときには前記供給口の少なくとも一部は開かれ、前記フィルタ部材を介さずに前記共通液室から液体排出が行われることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a plurality of discharge ports for discharging a liquid, a plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of discharge ports, and a supply to the plurality of pressure chambers. A common liquid chamber in which liquid to be stored is stored, and a supply throttle that forms at least a part of a supply flow path that communicates the common liquid chamber and the pressure chamber, and the minimum opening size of the discharge port is the supply throttle minimum opening dimension greater configured than the discharge port and the ratio of the flow path loss of the supply restrictors respectively corresponding to the plurality of pressure chambers are uniformly configured between the pressure chambers, wherein the common liquid chamber liquid A supply port to which a supply pipe member is connected is formed, and the supply port is provided with a filter member having a valve function that opens and closes according to the flow of liquid, from the pipe member side to the common liquid chamber side When liquid flows in the direction toward The supply port is closed by the filter member, and liquid is supplied to the common liquid chamber via the filter member, and when the liquid flows in a direction from the common liquid chamber side to the tube member side, the supply port At least a part of the liquid discharge head is opened, and the liquid is discharged from the common liquid chamber without using the filter member .
本発明によれば、各圧力室に連通する吐出口及び供給絞りの流路損失の比(圧損比)を各圧力室間で均一に構成することで、圧損バランスが安定する。この結果、各圧力室間の吐出性能のバラツキが低減し、各吐出口の液体吐出量は安定し、高画質化を実現することができる。また、供給絞りの最小開口寸法より小さな異物等が供給絞りを通って圧力室に混入した場合でも、その異物等を吐出口から確実に排出することが可能となる。更に、液体の流れに応じて開閉自在なフィルタ部材によって、共通液室内に異物等が混入するのを防止することができると共に、万一、共通液室内に異物等が混入した場合でも確実にその異物を排出することができる。 According to the present invention, the pressure loss balance is stabilized by uniformly configuring the ratio of the flow passage loss (pressure loss ratio) between the discharge port communicating with each pressure chamber and the supply throttle between the pressure chambers. As a result, variations in the discharge performance between the pressure chambers are reduced, the liquid discharge amount of each discharge port is stabilized, and high image quality can be realized. Further, even when foreign matter or the like smaller than the minimum opening size of the supply restrictor enters the pressure chamber through the supply restrictor, the foreign matter or the like can be reliably discharged from the discharge port. Furthermore, the filter member that can be opened and closed according to the flow of the liquid can prevent foreign matter and the like from entering the common liquid chamber and ensure that even if foreign matter and the like are mixed into the common liquid chamber. Foreign matter can be discharged.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の液体吐出ヘッドであって、前記吐出口は液体吐出方向に向かって次第に狭くなるテーパ状に構成されるとともに、前記供給絞りは前記共通液室側から前記圧力室側に向かう方向に相当する液体供給方向に向かって次第に狭くなるテーパ状に構成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the liquid discharge head according to the first aspect, the discharge port is formed in a tapered shape that becomes gradually narrower in the liquid discharge direction, and the supply throttle is the common liquid. It is characterized by having a tapered shape that becomes gradually narrower in the liquid supply direction corresponding to the direction from the chamber side toward the pressure chamber side .
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の液体吐出ヘッドであって、個々の前記圧力室と連通する吐出口及び供給絞りは、少なくともその一部が同一回折位置を通過したレーザ光で加工されていることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the liquid discharge head according to the first or second aspect, wherein at least a part of the discharge port and the supply throttle communicating with each of the pressure chambers have the same diffraction position. It is processed by the laser beam that has passed .
請求項3の態様によれば、レーザビーム列を構成する各レーザビームにバラツキが存在する場合でも、一度に複数の吐出口と供給絞りを同時に加工することが可能であり、吐出口及び供給絞りは同じレーザビームで加工されるため、各吐出口間にバラツキが存在する場合でも、圧力室に連通する吐出口及び供給絞りの圧損比が各圧力室間で均一となり、圧損バランスが安定する。従って、請求項1の態様と同様に、各吐出口の液体吐出量は安定し、高画質化を実現することができる。 According to the aspect of the third aspect, it is possible to process a plurality of discharge ports and supply apertures at the same time even when there are variations in the laser beams constituting the laser beam train. Are processed by the same laser beam, even when there is variation between the discharge ports, the pressure loss ratio of the discharge port communicating with the pressure chamber and the supply throttle is uniform between the pressure chambers, and the pressure loss balance is stabilized. Accordingly, similarly to the first aspect, the liquid discharge amount of each discharge port is stable, and high image quality can be realized.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、前記圧力室の一壁面を変形させる圧力室変形手段と、前記圧力室変形手段に対して液体吐出時とは異なる駆動波形を印加する駆動波形印加手段と、を更に備えたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the liquid discharge head according to any one of the first to third aspects, a pressure chamber deforming unit that deforms one wall surface of the pressure chamber, and the pressure chamber deforming unit. In contrast, there is provided a liquid ejection apparatus further comprising drive waveform applying means for applying a drive waveform different from that during liquid ejection.
請求項4の態様によれば、駆動波形を大きくすることで供給絞りからの逆流を増加させ、異物の除去を容易に行うことができる。 According to the aspect of the fourth aspect, the backflow from the supply throttle can be increased by increasing the driving waveform, and foreign matter can be easily removed.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、前記吐出口の形成される面の近傍に設けられ、前記吐出口内の液体に対して、前記吐出口から吐出される液体の飛翔方向と反対方向に圧力を加える押圧手段と、を更に備えたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。本発明によれば、異物等が共通液室側で目詰まりしても、押圧手段によって吐出口内の液体に対して圧力を加えることにより、供給絞りの目詰まりを解消することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the liquid discharge head according to any one of the first to third aspects of the present invention, and the liquid discharge head according to any one of the first aspect to the liquid discharge head according to the present invention. And a pressing means for applying pressure in a direction opposite to the flying direction of the liquid discharged from the discharge port. According to the present invention, even if a foreign substance or the like is clogged on the common liquid chamber side, the clogging of the supply throttle can be eliminated by applying pressure to the liquid in the discharge port by the pressing means.
本発明によれば、各圧力室に連通する吐出口及び供給絞りの流路損失の比(圧損比)を各圧力室間で均一に構成することで、圧損バランスが安定する。この結果、各圧力室間の吐出性能のバラツキが低減し、各吐出口の液体吐出量は安定し、高画質化を実現することができる。また、供給絞りの最小開口寸法より小さな異物等が供給絞りを通って圧力室に混入した場合でも、その異物等を吐出口から確実に排出することが可能となる。更に、液体の流れに応じて開閉自在なフィルタ部材によって、共通液室内に異物等が混入するのを防止することができると共に、万一、共通液室内に異物等が混入した場合でも確実にその異物を排出することができる。 According to the present invention, the pressure loss balance is stabilized by uniformly configuring the ratio of the flow passage loss ( pressure loss ratio ) between the discharge port communicating with each pressure chamber and the supply throttle between the pressure chambers. As a result, variations in the discharge performance between the pressure chambers are reduced, the liquid discharge amount of each discharge port is stabilized, and high image quality can be realized. Further, even when foreign matter or the like smaller than the minimum opening size of the supply restrictor enters the pressure chamber through the supply restrictor, the foreign matter or the like can be reliably discharged from the discharge port. Furthermore, the filter member that can be opened and closed according to the flow of the liquid can prevent foreign matter and the like from entering the common liquid chamber and ensure that even if foreign matter and the like are mixed into the common liquid chamber. Foreign matter can be discharged.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図1は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。図1に示すように、このインクジェット記録装置10は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド12K、12C、12M、12Yを有する印字部12と、各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、印字部12による印字結果を読み取る印字検出部24と、印画済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26とを備えている。
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an embodiment of an ink jet recording apparatus as an image forming apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the inkjet recording apparatus 10 includes a printing unit 12 having a plurality of printing heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color, and each printing head 12K, 12C, 12M, and 12Y. An ink storage / loading unit 14 for storing ink to be supplied to the paper, a paper feeding unit 18 for supplying the recording paper 16, a decurling unit 20 for removing curling of the recording paper 16, and a nozzle surface of the printing unit 12 An adsorption belt conveyance unit 22 that is arranged opposite to the (ink ejection surface) and conveys the recording paper 16 while maintaining the flatness of the recording paper 16, a print detection unit 24 that reads a printing result by the printing unit 12, and a print And a paper discharge unit 26 for discharging the printed recording paper (printed matter) to the outside.
図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。 In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the paper supply unit 18, but a plurality of magazines having different paper widths, paper quality, and the like may be provided side by side. Further, instead of the roll paper magazine or in combination therewith, the paper may be supplied by a cassette in which cut papers are stacked and loaded.
ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。 In the case of an apparatus configuration using roll paper, a cutter 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the cutter 28. The cutter 28 includes a fixed blade 28A having a length equal to or greater than the conveyance path width of the recording paper 16, and a round blade 28B that moves along the fixed blade 28A. The fixed blade 28A is provided on the back side of the print. The round blade 28B is arranged on the print surface side with the conveyance path interposed therebetween. Note that the cutter 28 is not necessary when cut paper is used.
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。 When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Therefore, it is preferable to automatically determine the type of paper to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the type of paper.
給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。 The recording paper 16 delivered from the paper supply unit 18 retains curl due to having been loaded in the magazine. In order to remove this curl, heat is applied to the recording paper 16 by the heating drum 30 in the direction opposite to the curl direction of the magazine in the decurling unit 20. At this time, it is more preferable to control the heating temperature so that the printed surface is slightly curled outward.
デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸着ベルト搬送部22は、ローラー31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する部分が平面(フラット面)をなすように構成されている。 After the decurling process, the cut recording paper 16 is sent to the suction belt conveyance unit 22. The suction belt conveyance unit 22 has a structure in which an endless belt 33 is wound between rollers 31 and 32, and at least a portion facing the nozzle surface of the printing unit 12 and the sensor surface of the printing detection unit 24 is flat ( Flat surface).
ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラー31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー34が設けられており、この吸着チャンバー34をファン35で吸引して負圧にすることによってベルト33上の記録紙16が吸着保持される。 The belt 33 has a width that is wider than the width of the recording paper 16, and a plurality of suction holes (not shown) are formed on the belt surface. As shown in FIG. 1, an adsorption chamber 34 is provided at a position facing the nozzle surface of the print unit 12 and the sensor surface of the print detection unit 24 inside the belt 33 spanned between the rollers 31 and 32. Then, the suction chamber 34 is sucked by the fan 35 to make a negative pressure, whereby the recording paper 16 on the belt 33 is sucked and held.
ベルト33が巻かれているローラー31、32の少なくとも一方にモータ(不図示)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1において、時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は、図1の左から右へと搬送される。 The power of a motor (not shown) is transmitted to at least one of the rollers 31 and 32 around which the belt 33 is wound, so that the belt 33 is driven in the clockwise direction in FIG. The recording paper 16 is conveyed from left to right in FIG.
縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。 Since ink adheres to the belt 33 when a borderless print or the like is printed, the belt cleaning unit 36 is provided at a predetermined position outside the belt 33 (an appropriate position other than the print area). Although details of the configuration of the belt cleaning unit 36 are not shown, for example, there are a method of niping a brush roll, a water absorbing roll, etc., an air blowing method of spraying clean air, or a combination thereof. In the case where the cleaning roll is nipped, the cleaning effect is great if the belt linear velocity and the roller linear velocity are changed.
なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。 Although a mode using a roller / nip transport mechanism instead of the suction belt transport unit 22 is also conceivable, when the print area is transported by a roller / nip, the roller comes into contact with the print surface of the paper immediately after printing, so that the image blurs. There is a problem that it is easy. Therefore, as in this example, suction belt conveyance that does not contact the image surface in the printing region is preferable.
吸着ベルト搬送部22により形成される用紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹きつけ、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。 A heating fan 40 is provided on the upstream side of the printing unit 12 on the paper conveyance path formed by the suction belt conveyance unit 22. The heating fan 40 heats the recording paper 16 by blowing heated air onto the recording paper 16 before printing. Heating the recording paper 16 immediately before printing makes it easier for the ink to dry after landing.
印字部12は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。 The printing unit 12 is a so-called full-line type head in which line-type heads having a length corresponding to the maximum paper width are arranged in a direction (main scanning direction) orthogonal to the paper transport direction (sub-scanning direction) ( (See FIG. 2).
図2に示すように、印字部12を構成する各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yは、本インクジェット記録装置10が対象とする最大サイズの記録紙16の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口(ノズル)が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。 As shown in FIG. 2, the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y constituting the printing unit 12 discharge ink over a length that exceeds at least one side of the maximum-size recording paper 16 targeted by the inkjet recording apparatus 10. It is composed of a line type head in which a plurality of outlets (nozzles) are arranged.
記録紙16の搬送方向(紙搬送方向)に沿って上流側(図1の左側)から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に各色インクに対応した印字ヘッド12K、12C、12M、12Yが配置されている。記録紙16を搬送しつつ各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙16
上にカラー画像を形成し得る。
Printing corresponding to each color ink in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side (left side in FIG. 1) along the conveyance direction (paper conveyance direction) of the recording paper 16 Heads 12K, 12C, 12M, and 12Y are arranged. The recording paper 16 is ejected from each of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y while the recording paper 16 is conveyed.
A color image can be formed on top.
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部12によれば、紙搬送方向(副走査方向)について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を一回行うだけで(すなわち、一回の副走査で)記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向(主走査方向)に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。 Thus, according to the printing unit 12 in which the full line head that covers the entire width of the paper is provided for each ink color, the recording paper 16 and the printing unit 12 are relatively moved in the paper transport direction (sub-scanning direction). It is possible to record an image on the entire surface of the recording paper 16 by performing this operation only once (that is, by one sub-scan). Accordingly, high-speed printing is possible as compared with a shuttle type head in which the print head reciprocates in a direction (main scanning direction) orthogonal to the paper transport direction, and productivity can be improved.
なお本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。 In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a print head that discharges light ink such as light cyan and light magenta.
図1に示したように、インク貯蔵/装填部14は、各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yと連通されている。また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段等)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。 As shown in FIG. 1, the ink storage / loading unit 14 has tanks that store inks of colors corresponding to the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y, and each tank has a pipeline that is not shown. The print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y communicate with each other. Further, the ink storage / loading unit 14 includes notifying means (display means, warning sound generating means, etc.) for notifying when the ink remaining amount is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. is doing.
印字検出部24は、印字部12の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ(ラインセンサ等)を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。 The print detection unit 24 includes an image sensor (line sensor or the like) for imaging the droplet ejection result of the print unit 12, and means for checking nozzle clogging and other ejection defects from the droplet ejection image read by the image sensor. Function as.
本例の印字検出部24は、少なくとも各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yによるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤(R)の色フィルタが設けられた光電変換素子(画素)がライン状に配列されたRセンサ列と、緑(G)の色フィルタが設けられたGセンサ列と、青(B)の色フィルタが設けられたBセンサ列とからなる色分解ラインCCDセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。 The print detection unit 24 of this example is composed of a line sensor having a light receiving element array that is wider than at least the ink ejection width (image recording width) by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y. The line sensor includes an R sensor row in which photoelectric conversion elements (pixels) provided with red (R) color filters are arranged in a line, a G sensor row provided with green (G) color filters, The color separation line CCD sensor includes a B sensor array provided with a blue (B) color filter. Instead of the line sensor, an area sensor in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged can be used.
印字検出部24は、各色の印字ヘッド12K、12C、12M、12Yにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。 The print detection unit 24 reads the test patterns printed by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color, and detects the ejection of each head. The ejection determination includes the presence / absence of ejection, measurement of dot size, measurement of dot landing position, and the like.
印字検出部24の後段には、後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。 A post-drying unit 42 is provided following the print detection unit 24. The post-drying unit 42 is means for drying the printed image surface, and for example, a heating fan is used. Since it is preferable to avoid contact with the printing surface until the ink after printing is dried, a method of blowing hot air is preferred.
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。 When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by blocking the paper holes by pressurization. There is an effect to.
後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。 A heating / pressurizing unit 44 is provided following the post-drying unit 42. The heating / pressurizing unit 44 is a means for controlling the glossiness of the image surface, and pressurizes with a pressure roller 45 having a predetermined uneven surface shape while heating the image surface to transfer the uneven shape to the image surface. To do.
このようにして生成されたプリント物は、排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り換える選別手段(不図示)が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であり、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成されている。 The printed matter generated in this manner is outputted from the paper output unit 26. It is preferable that the original image to be printed (printed target image) and the test print are discharged separately. The ink jet recording apparatus 10 is provided with sorting means (not shown) for switching the paper discharge path in order to select the print product of the main image and the print product of the test print and send them to the discharge units 26A and 26B. ing. Note that when the main image and the test print are simultaneously formed in parallel on a large sheet, the test print portion is separated by a cutter (second cutter) 48. The cutter 48 is provided immediately before the paper discharge unit 26, and cuts the main image and the test print unit when the test print is performed on the image margin. The structure of the cutter 48 is the same as that of the first cutter 28 described above, and includes a fixed blade 48A and a round blade 48B.
また、図示を省略したが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。 Although not shown, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders.
〔制御系の説明〕
図3はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78、プリント制御部80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 3 is a principal block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus 10. The inkjet recording apparatus 10 includes a communication interface 70, a system controller 72, an image memory 74, a motor driver 76, a heater driver 78, a print control unit 80, an image buffer memory 82, a head driver 84, and the like.
通信インターフェース70は、ホストコンピュータ86から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース70にはUSB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ86から送出された画像データは通信インターフェース70を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦画像メモリ74に記憶される。画像メモリ74は、通信インターフェース70を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ72を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ74は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。 The communication interface 70 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 86. A serial interface such as USB (Universal Serial Bus) , IEEE 1394, Ethernet (registered trademark) , a wireless network, or a parallel interface such as Centronics can be applied to the communication interface 70. In this part, a buffer memory (not shown) for speeding up communication may be mounted. Image data sent from the host computer 86 is taken into the inkjet recording apparatus 10 via the communication interface 70 and temporarily stored in the image memory 74. The image memory 74 is a storage unit that temporarily stores an image input via the communication interface 70, and data is read and written through the system controller 72. The image memory 74 is not limited to a memory composed of semiconductor elements, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.
システムコントローラ72は、通信インターフェース70、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ72は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ86との間の通信制御、画像メモリ74の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ88やヒーター89を制御する制御信号を生成する。 The system controller 72 is a control unit that controls each unit such as the communication interface 70, the image memory 74, the motor driver 76, and the heater driver 78. The system controller 72 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and performs communication control with the host computer 86, read / write control of the image memory 74, and the like, as well as a transport system motor 88 and heater 89. A control signal for controlling is generated.
モータドライバ76は、システムコントローラ72からの指示に従ってモータ88を駆動するドライバ(駆動回路)である。ヒータドライバ78は、システムコントローラ72からの指示にしたがって後乾燥部42等のヒーター89を駆動するドライバである。 The motor driver 76 is a driver (drive circuit) that drives the motor 88 in accordance with an instruction from the system controller 72. The heater driver 78 is a driver that drives the heater 89 such as the post-drying unit 42 in accordance with an instruction from the system controller 72.
プリント制御部80は、システムコントローラ72の制御に従い、画像メモリ74内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号(印字データ)をヘッドドライバ84に供給する制御部である。プリント制御部80において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ84を介して印字ヘッド12K、12C、12M、12Yのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。 The print control unit 80 has a signal processing function for performing various processing and correction processing for generating a print control signal from the image data in the image memory 74 according to the control of the system controller 72, and the generated print A control unit that supplies a control signal (print data) to the head driver 84. Necessary signal processing is performed in the print controller 80, and the ejection amount and ejection timing of the ink droplets of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y are controlled via the head driver 84 based on the image data. Thereby, a desired dot size and dot arrangement are realized.
プリント制御部80には画像バッファメモリ82が備えられており、プリント制御部8
0における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ82に一時的に格納される。なお、図3において画像バッファメモリ82はプリント制御部80に付随する態様で示されているが、画像メモリ74と兼用することも可能である。また、プリント制御部80とシステムコントローラ72とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The print controller 80 includes an image buffer memory 82, and the print controller 8
Data such as image data and parameters is temporarily stored in the image buffer memory 82 during image data processing at 0. In FIG. 3, the image buffer memory 82 is shown in a mode accompanying the print control unit 80, but it can also be used as the image memory 74. Also possible is an aspect in which the print controller 80 and the system controller 72 are integrated and configured with one processor.
ヘッドドライバ84はプリント制御部80から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド12K、12C、12M、12Yの圧電素子(図3中不図示、図6中符号58として記載)を駆動する。ヘッドドライバ84にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。 The head driver 84 drives the piezoelectric elements of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color (not shown in FIG. 3 and indicated by reference numeral 58 in FIG. 6) based on the print data supplied from the print control unit 80. The head driver 84 may include a feedback control system for keeping the head driving conditions constant.
印字検出部24は、図1で説明したように、ラインセンサー(不図示)を含むブロックであり、記録紙16に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつきなど)を検出し、その検出結果をプリント制御部80に提供するものである。 As described with reference to FIG. 1, the print detection unit 24 is a block including a line sensor (not shown), reads an image printed on the recording paper 16, performs necessary signal processing, etc. Presence / absence, variation in droplet ejection, etc.) and the detection result is provided to the print controller 80.
プリント制御部80は、必要に応じて印字検出部24から得られる情報に基づいて印字ヘッド12K、12C、12M、12Yに対する各種補正を行うようになっている。 The print control unit 80 performs various corrections on the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y based on information obtained from the print detection unit 24 as necessary.
〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッド12K、12C、12M、12Yの構造について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド12K、12C、12M、12Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によって印字ヘッドを表すものとする。
[Print head structure]
Next, the structure of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y will be described. Since the structures of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color are common, the print head is represented by the reference numeral 50 below.
図4は、印字ヘッド50の構造例を示す平面透視図であり、図5は、図4に示した印字ヘッド50のノズル配列を示す拡大図である。 4 is a plan perspective view showing a structural example of the print head 50, and FIG. 5 is an enlarged view showing a nozzle arrangement of the print head 50 shown in FIG.
図4に示すように、印字ヘッド50は、インク滴を吐出するノズル51、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室52、圧力室52にインクを供給するインク供給口53を含んで構成される圧力室ユニット54が千鳥状の2次元マトリクス状に配列され、ノズル51の高密度化が図られている。 As shown in FIG. 4, the print head 50 includes a nozzle 51 that ejects ink droplets, a pressure chamber 52 that applies pressure to ink when ink is ejected, and an ink supply port 53 that supplies ink to the pressure chamber 52. The configured pressure chamber units 54 are arranged in a zigzag two-dimensional matrix so that the nozzles 51 are densified.
図4に示す例においては、各圧力室52を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室52の平面形状はこのような正方形に限定されるものではなく、長方形、菱形、楕円等でもよい。圧力室52には、図4に示すように、その対角線の一方の隅部にノズル51が形成され、他方の隅部にインク供給口53が設けられている。 In the example shown in FIG. 4, when each pressure chamber 52 is viewed from above, the planar shape thereof is a substantially square shape, but the planar shape of the pressure chamber 52 is not limited to such a square shape. Alternatively, it may be a rectangle, a rhombus, an ellipse or the like. As shown in FIG. 4, the pressure chamber 52 is provided with a nozzle 51 at one corner of the diagonal line and an ink supply port 53 at the other corner.
かかる構造を有する多数の圧力室ユニット54を図5に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿って圧力室ユニット54を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはd× cosθとなる。 As shown in FIG. 5, a large number of pressure chamber units 54 having such a structure are arranged in the row direction along the main scanning direction and in the oblique column direction having a constant angle θ that is not orthogonal to the main scanning direction. The structure is arranged in a lattice pattern. With a structure in which a plurality of pressure chamber units 54 are arranged at a constant pitch d along the direction of an angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch P of the nozzles projected so as to be aligned in the main scanning direction is d × cos θ. .
すなわち、主走査方向については、各ノズル51が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。 That is, in the main scanning direction, each nozzle 51 can be handled equivalently as a linear arrangement with a constant pitch P. With such a configuration, it is possible to realize a high-density nozzle configuration in which 2400 nozzle rows are projected per inch (2400 nozzles / inch) so as to be aligned in the main scanning direction.
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、(1)全ノズルを同時に駆動する、(2)ノズルを片方から他方に
向かって順次駆動する、(3)ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向(用紙の搬送方向と直交する方向)に1ライン又は1個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
When the nozzles are driven by a full line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire printable width, (1) all the nozzles are driven simultaneously, (2) the nozzles are sequentially moved from one side to the other. (3) The nozzles are divided into blocks, and each block is sequentially driven from one side to the other, etc., and one line or one in the sheet width direction (direction perpendicular to the sheet conveyance direction) Nozzle driving for printing individual strips is defined as main scanning.
特に、図5に示すようなマトリクス状に配置されたノズル51を駆動する場合は、上記(3)のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル51-11 、51-12 、51-13 、51-14 、51-15 、51-16 を1つのブロックとし(他にはノズル51-21 、…、51-26 を1つのブロック、ノズル51-31 、…、51-36 を1つのブロック、…として)、記録紙16の搬送速度に応じてノズル51-11 、51-12 、…、51-16 を順次駆動することで記録紙16の幅方向に1ラインを印字する。 In particular, when driving the nozzles 51 arranged in a matrix as shown in FIG. 5, the main scanning as described in (3) above is preferable. That is, nozzles 51-11, 51-12, 51-13, 51-14, 51-15, 51-16 are made into one block (other nozzles 51-21,..., 51-26 are made into one block, Nozzles 51-31,..., 51-36 as one block,...), And the nozzles 51-11, 51-12,. One line is printed in 16 width directions.
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン)の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。 On the other hand, by moving the full line head and the paper relative to each other, it is possible to repeatedly print one line formed by the main scanning described above (a line composed of a single row of dots or a line composed of a plurality of rows of dots). This is defined as sub-scanning.
図6は、印字ヘッド50の内部の概略構成の一部を表す斜視透視図である。同図には、4つの圧力室ユニット54が含まれている。 FIG. 6 is a perspective perspective view showing a part of the schematic configuration inside the print head 50. In the figure, four pressure chamber units 54 are included.
図6に示すように、印字ヘッド50は、ノズル51と、ノズル流路60を介してノズル51と連通する略直方体状の圧力室52と、各圧力室52と連通する共通液室55と、を備えている。 As shown in FIG. 6, the print head 50 includes a nozzle 51, a substantially rectangular pressure chamber 52 that communicates with the nozzle 51 via the nozzle flow path 60, a common liquid chamber 55 that communicates with each pressure chamber 52, and It has.
圧力室52の天面は、振動板56によって構成されている。また振動板56上には、各圧力室52に対応するようにして、それぞれ個別電極57を備えた圧電素子58が配置されている。すなわち圧電素子58は、圧力室52のノズル51が形成される側とは反対側の振動板56上に設けられてる。なお図6に示した印字ヘッド50では、振動板56が圧電素子58に対する共通電極となっている。 The top surface of the pressure chamber 52 is constituted by a diaphragm 56. On the diaphragm 56, piezoelectric elements 58 each having individual electrodes 57 are arranged so as to correspond to the pressure chambers 52. That is, the piezoelectric element 58 is provided on the diaphragm 56 on the side opposite to the side where the nozzle 51 of the pressure chamber 52 is formed. In the print head 50 shown in FIG. 6, the diaphragm 56 serves as a common electrode for the piezoelectric element 58.
圧電素子58上には、テーパ付き柱状に形成された配線部材90の下部が接合されている。配線部材90の上部は、ヘッドドライバ84(図3参照)に接続されるフレキシブルケーブル92に接合されている。このような配線部材90は、銅等の導電性部材から構成される。 On the piezoelectric element 58, the lower part of the wiring member 90 formed in the shape of a tapered column is joined. The upper part of the wiring member 90 is joined to the flexible cable 92 connected to the head driver 84 (see FIG. 3). Such a wiring member 90 is comprised from electroconductive members, such as copper.
なお1つの圧電素子58に対して1つの配線部材90が設けられる構成となっているが、このような構成に限定されず、複数の圧電素子58に対して1つの配線部材90が設けられる構成でもよい。この場合、印字ヘッド50に形成される配線部材90の数を削減することができる。 Although one wiring member 90 is provided for one piezoelectric element 58, the present invention is not limited to such a structure, and one wiring member 90 is provided for a plurality of piezoelectric elements 58. But you can. In this case, the number of wiring members 90 formed on the print head 50 can be reduced.
フレキシブルケーブル92の下面には、共通液室55の液を封止するための封止部材102が設けられている。封止部材102は、例えばSUS材等により構成される。封止部材102の上面には、保護フィルム(図6中不図示、図8及び図9中符号103として記載)及び樹脂(図6中不図示、図9中符号104として記載)が設けられている。またヘッドドライバ84は、保護フィルム103又は樹脂104の上部に設けてもよい。 A sealing member 102 for sealing the liquid in the common liquid chamber 55 is provided on the lower surface of the flexible cable 92. The sealing member 102 is made of, for example, a SUS material. A protective film (not shown in FIG. 6, described as reference numeral 103 in FIGS. 8 and 9) and a resin (not shown in FIG. 6, indicated as reference numeral 104 in FIG. 9) are provided on the upper surface of the sealing member 102. Yes. Further, the head driver 84 may be provided on the protective film 103 or the resin 104.
振動板56とフレキシブルケーブル92の間に形成される空間は、共通液室55である。共通液室55は、図4に示した全て圧力室52に渡る領域に1つの大きな空間として形成されており、各圧力室52に供給するインクを貯留する。なお共通液室55はこのような構成に限定されず、いくつかの領域に分かれた複数の空間でもよい。 A space formed between the diaphragm 56 and the flexible cable 92 is a common liquid chamber 55. The common liquid chamber 55 is formed as one large space in a region extending over all the pressure chambers 52 shown in FIG. 4 and stores ink to be supplied to each pressure chamber 52. The common liquid chamber 55 is not limited to such a configuration, and may be a plurality of spaces divided into several regions.
圧電素子58とフレキシブルケーブル92を接続する配線部材90は、共通液室55に
貯留されるインクの中を貫通するように構成される。そのため導電性部材から構成される配線部材90の表面には、絶縁・保護膜98が形成されている。配線部材90は、その形状及び機能からエレキ柱とも呼ばれる。
The wiring member 90 that connects the piezoelectric element 58 and the flexible cable 92 is configured to penetrate through the ink stored in the common liquid chamber 55. Therefore, an insulating / protective film 98 is formed on the surface of the wiring member 90 made of a conductive member. The wiring member 90 is also called an electric column because of its shape and function.
なお配線部材90の表面以外にも、共通液室55の壁面の一部を構成する振動板56、圧電素子58及びフレキシブルケーブル92のうちインクと接する部分には、絶縁・保護膜98が形成されており、共通液室55のインクを貯留するための封止板としても機能している。 In addition to the surface of the wiring member 90, an insulating / protective film 98 is formed on a portion of the diaphragm 56, the piezoelectric element 58, and the flexible cable 92 that constitute a part of the wall surface of the common liquid chamber 55 and in contact with ink. It also functions as a sealing plate for storing ink in the common liquid chamber 55.
共通液室55と各圧力室52の間には、インク供給口53が形成されており、共通液室55と各圧力室52は連通している。図6に示した印字ヘッド50では、インク供給口53は微細に形成されており、インク供給口53の孔径はノズル51の孔径よりも小さく構成されている。このように微細なインク供給口53(若しくはその一部)は、流体抵抗として機能する供給絞り53Aとなっている。供給絞り53Aは、ノズル51からインク滴を吐出する場合に、圧力室52から共通液室55に対するインクの逆流を低減し、ノズルからのインク吐出を安定にする。 An ink supply port 53 is formed between the common liquid chamber 55 and each pressure chamber 52, and the common liquid chamber 55 and each pressure chamber 52 communicate with each other. In the print head 50 shown in FIG. 6, the ink supply port 53 is finely formed, and the hole diameter of the ink supply port 53 is smaller than the hole diameter of the nozzle 51. Thus, the fine ink supply port 53 (or a part thereof) is a supply restrictor 53A that functions as a fluid resistance. The supply restrictor 53A reduces the backflow of ink from the pressure chamber 52 to the common liquid chamber 55 when ink droplets are ejected from the nozzle 51, and stabilizes ink ejection from the nozzle.
次に、上記のように構成された印字ヘッド50の作用について説明する。 Next, the operation of the print head 50 configured as described above will be described.
共通液室55に貯留されたインクは、インク供給口53を通って、圧力室52に供給される。ヘッドドライバ84(図3参照)が、圧電素子58に対する駆動信号を送ると、その駆動信号はフレキシブルケーブル92及び配線部材90を通って、個別電極57に供給される。 The ink stored in the common liquid chamber 55 is supplied to the pressure chamber 52 through the ink supply port 53. When the head driver 84 (see FIG. 3) sends a drive signal to the piezoelectric element 58, the drive signal is supplied to the individual electrode 57 through the flexible cable 92 and the wiring member 90.
駆動信号が個別電極57に供給されると、圧電素子58は変形し、圧力室52の天面を構成する振動板56が変形する。そして圧力室52の体積が減少し、圧力室52内に充填されているインクが、ノズル流路60を通って、ノズル51からインク滴として吐出される。 When the drive signal is supplied to the individual electrode 57, the piezoelectric element 58 is deformed, and the diaphragm 56 constituting the top surface of the pressure chamber 52 is deformed. Then, the volume of the pressure chamber 52 decreases, and the ink filled in the pressure chamber 52 passes through the nozzle channel 60 and is ejected as ink droplets from the nozzle 51.
図6に示した印字ヘッド50では、圧力室52のノズル51(吐出口)が形成される側とは反対側に共通液室55が設けられ、さらに共通液室55の中を貫通するようにして、振動板56上の圧電素子58の個別電極57に接続する配線部材90が設けられている。従って、ヘッドドライバ84(図3参照)やそれらに接続するフレキシブルケーブル92等の電気配線用スペースを、共通液室55を挟んで振動板56とは反対側に確保することができるので、ノズル51の高密度化に伴う電気配線の増加に対応することが可能になっている。 In the print head 50 shown in FIG. 6, a common liquid chamber 55 is provided on the opposite side of the pressure chamber 52 from the side where the nozzles 51 (discharge ports) are formed, and further penetrates the common liquid chamber 55. In addition, a wiring member 90 connected to the individual electrode 57 of the piezoelectric element 58 on the vibration plate 56 is provided. Accordingly, a space for electrical wiring such as the head driver 84 (see FIG. 3) and the flexible cable 92 connected to the head driver 84 can be secured on the side opposite to the diaphragm 56 with the common liquid chamber 55 interposed therebetween. Therefore, it is possible to cope with an increase in electrical wiring accompanying the increase in the density.
また共通液室55は、圧力室52のノズル51(吐出口)が形成される側とは反対側に配置されているため、圧力室52と同じ側に配置される場合と比べて共通液室55を大きく形成することが可能となる。また圧力室52とノズル51間のノズル流路60の長さは、圧力室52と同じ側に共通液室55を設けた場合より短くなる。また共通液室55から圧力室52にインクを導くための複雑な流路が不要となり、共通液室55と圧力室52とを真っ直ぐに連通することができる。これにより、高粘度インクの吐出が可能になり、また吐出後の迅速なリフィル動作ができるようになり高周波駆動が可能となる。 Further, since the common liquid chamber 55 is disposed on the opposite side of the pressure chamber 52 from the side where the nozzle 51 (discharge port) is formed, the common liquid chamber 55 is compared with the case where the common liquid chamber 55 is disposed on the same side as the pressure chamber 52. 55 can be formed large. Further, the length of the nozzle flow path 60 between the pressure chamber 52 and the nozzle 51 is shorter than when the common liquid chamber 55 is provided on the same side as the pressure chamber 52. Further, a complicated flow path for guiding ink from the common liquid chamber 55 to the pressure chamber 52 is not required, and the common liquid chamber 55 and the pressure chamber 52 can be communicated straight. As a result, high-viscosity ink can be ejected, and a quick refill operation after ejection can be performed, enabling high-frequency driving.
なお上述したような印字ヘッド50の各サイズは、特に限定されるものではないが、一例を示すと、圧力室52は平面形状が300μm×300μmの正方形で、高さが150μm、振動板56及び圧電素子58はそれぞれ厚さが10μm、配線部材90は個別電極57との接合部の直径が100μm、高さは500μm等のように形成される。 Each size of the print head 50 as described above is not particularly limited. For example, the pressure chamber 52 is a square having a plane shape of 300 μm × 300 μm, a height of 150 μm, a diaphragm 56 and Each of the piezoelectric elements 58 is formed to have a thickness of 10 μm, and the wiring member 90 is formed to have a diameter of a joint portion with the individual electrode 57 of 100 μm and a height of 500 μm.
〔印字ヘッドの製造方法〕
次に、印字ヘッド50の製造方法について説明する。
[Print head manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the print head 50 will be described.
図7は、印字ヘッド50の製造の流れを示したフロー図である。同図に示すように、圧力室ユニット形成工程(S10)、共通液室形成工程(S12)、共通液室被膜処理工程(S14)、連通流路形成工程(S16)が順番に行われ、印字ヘッド50が製造される。以下では、各工程について詳説する。 FIG. 7 is a flowchart showing a flow of manufacturing the print head 50. As shown in the figure, the pressure chamber unit forming step (S10), the common liquid chamber forming step (S12), the common liquid chamber coating process (S14), and the communication flow path forming step (S16) are performed in order, and printing is performed. The head 50 is manufactured. Below, it explains in full detail about each process.
図8は、図4中8−8断面位置に相当し、供給絞り53A及びノズル51が加工される前の状態を表す断面図である。図9は、供給絞り53A及びノズル51が加工された後の図4中8−8断面図である。 FIG. 8 corresponds to the 8-8 cross-sectional position in FIG. 4 and is a cross-sectional view showing a state before the supply restrictor 53A and the nozzle 51 are processed. 9 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG. 4 after the supply restrictor 53A and the nozzle 51 have been processed.
図8に示すように、供給絞り53Aやノズル51の加工されていない複数のプレート部材を積層状に接合し、印字ヘッド50を組み立てる。本工程は、図7に示した圧力室ユニット形成工程(S10)に相当する。 As shown in FIG. 8, the print head 50 is assembled by joining a plurality of unprocessed plate members of the supply restrictor 53 </ b> A and the nozzle 51. This step corresponds to the pressure chamber unit forming step (S10) shown in FIG.
ノズル51を未加工のノズルプレート94の図8中上面に、ノズル流路60が形成された流路プレート97、圧力室52の一部を構成する孔部や溝部が形成された圧力室プレート96、圧力室52の天面を構成し、供給絞り53A(インク供給口53)を未加工の振動板56及び圧電素子58を積層して接着剤等により接合する。なおノズルプレート94と振動板58は、SUS材により構成されている。 The nozzle 51 is formed on the upper surface of the unprocessed nozzle plate 94 in FIG. 8, the flow path plate 97 in which the nozzle flow path 60 is formed, and the pressure chamber plate 96 in which the holes and grooves forming part of the pressure chamber 52 are formed. The top surface of the pressure chamber 52 is configured, and the supply restrictor 53A (ink supply port 53) is laminated with the unprocessed diaphragm 56 and the piezoelectric element 58 and bonded together with an adhesive or the like. The nozzle plate 94 and the diaphragm 58 are made of SUS material.
これらの接合の際、図8に示すように、ノズルプレート94と流路プレート97の接合部からノズル流路60に対して余剰接着剤106がはみ出したり、振動板56と圧電素子58との接合部周辺に対して余剰接着剤106がはみ出したりして、そのまま固化してしまう場合がある。なお図8中、その他の接合部における余剰接着剤106は図示を省略してある。 At the time of these joinings, as shown in FIG. 8, the excess adhesive 106 protrudes from the joined portion of the nozzle plate 94 and the flow path plate 97 to the nozzle flow path 60, or the vibration plate 56 and the piezoelectric element 58 are joined. In some cases, the excess adhesive 106 protrudes from the periphery of the part and solidifies as it is. In FIG. 8, the surplus adhesive 106 at other joints is not shown.
続いて共通液室形成工程(図7参照)において、図示は省略するが、SUS材から成る封止部材102に接合されたフレキシケーブル92の下に銅層を形成し、エッチングにより配線部材90を形成する。そして図8に示すように、配線部材90が図8中下方になるように向けて、配線部材90の先端部90aを個別電極57に導電性接着剤や異方性導電膜等により接合する。そして封止部材102及びフレキシケーブル92の上下面を貫通する照射孔100をウェットエッチング等により加工する。なお配線部材90は、フレキシブルケーブル92上にニッケル電鋳して形成してもよい。 Subsequently, in the common liquid chamber forming step (see FIG. 7), although not shown, a copper layer is formed under the flexi cable 92 joined to the sealing member 102 made of SUS material, and the wiring member 90 is formed by etching. Form. Then, as shown in FIG. 8, the tip end portion 90a of the wiring member 90 is joined to the individual electrode 57 with a conductive adhesive, an anisotropic conductive film or the like so that the wiring member 90 faces downward in FIG. Then, the irradiation hole 100 penetrating the sealing member 102 and the upper and lower surfaces of the flex cable 92 is processed by wet etching or the like. The wiring member 90 may be formed by electroforming nickel on the flexible cable 92.
照射孔100は、供給絞り53Aが形成される位置の直上の封止部材102及びフレキシケーブル92に形成される。すなわち、印字ヘッド50のノズル面50Aと反対側の非ノズル面50B側からからレーザビーム110を供給絞り53Aの形成位置に照射できるように、照射孔100が形成される。また照射孔100の孔径は十分に小さく、例えば直径100〜200μm程度である。 The irradiation hole 100 is formed in the sealing member 102 and the flexi cable 92 immediately above the position where the supply diaphragm 53A is formed. That is, the irradiation hole 100 is formed so that the laser beam 110 can be irradiated to the formation position of the supply stop 53A from the non-nozzle surface 50B side opposite to the nozzle surface 50A of the print head 50. The diameter of the irradiation hole 100 is sufficiently small, for example, about 100 to 200 μm in diameter.
次に共通液室被膜処理工程(図7参照)として、インク供給タンク(図8中不図示、図20中符号67として記載)から共通液室55に対して絶縁コート用樹脂を流す。なお絶縁コート用樹脂を流す前に、封止部材102の上面に保護フィルム103を貼り付け、照射孔100の開口部100aを保護フィルム103により塞いでおく。共通液室55に流される絶縁コート用樹脂としては、例えば、液体塗料、電着塗料、気化塗料等が用いられる。 Next, as a common liquid chamber coating process (see FIG. 7), an insulating coating resin is caused to flow from the ink supply tank (not shown in FIG. 8, described as reference numeral 67 in FIG. 20) to the common liquid chamber 55. Before flowing the insulating coating resin, the protective film 103 is attached to the upper surface of the sealing member 102, and the opening 100 a of the irradiation hole 100 is closed with the protective film 103. As the insulating coating resin that flows into the common liquid chamber 55, for example, liquid paint, electrodeposition paint, vaporized paint, or the like is used.
これにより、共通液室55の壁面の一部を構成する振動板56、圧電素子58及びフレ
キシブルケーブル92のうちインクと接する部分に、絶縁・保護膜98が形成される。このとき振動板56と圧電素子58の接合の際に生じた余剰接着剤106の表面にも、絶縁・保護膜98が形成される。
As a result, an insulating / protective film 98 is formed on a portion of the diaphragm 56, the piezoelectric element 58, and the flexible cable 92 that constitute a part of the wall surface of the common liquid chamber 55 in contact with ink. At this time, an insulating / protective film 98 is also formed on the surface of the surplus adhesive 106 generated when the diaphragm 56 and the piezoelectric element 58 are joined.
このように共通液室55に絶縁コート用樹脂を流すことによって、配線部材90や圧電素子58等の共通液室55の壁面の一部を構成する部材の絶縁処理を容易に行うことができる。 By flowing the insulating coating resin through the common liquid chamber 55 in this way, it is possible to easily insulate members constituting part of the wall surface of the common liquid chamber 55 such as the wiring member 90 and the piezoelectric element 58.
また共通液室55に絶縁コート用樹脂を流す際には、共通液室55と各圧力室52を連通する供給絞り53A(インク供給口53)は未加工の状態であるので、各圧力室52に絶縁コート用樹脂が混入するのを防止することができる。 Further, when the insulating coating resin is allowed to flow into the common liquid chamber 55, the supply restrictor 53A (ink supply port 53) that communicates the common liquid chamber 55 and the pressure chambers 52 is in an unprocessed state, and thus the pressure chambers 52 are not processed. It is possible to prevent the insulating coating resin from being mixed in.
次に連通流路形成工程(図7参照)として、印字ヘッド50の非ノズル面50Bから、レーザビーム110を照射孔100に照射して、供給絞り53Aを振動板56に加工する。このとき開口部100aにおける保護フィルム103は、照射されたレーザビーム110によって溶かされる。なお接着力の弱い接着剤で封止部材102に保護フィルム102が貼り付けられている場合には、保護フィルム102を剥がしてから、レーザビーム110を照射し、供給絞り53Aを加工してもよい。 Next, as a communication flow path forming step (see FIG. 7), the supply aperture 53A is processed into the diaphragm 56 by irradiating the irradiation hole 100 with the laser beam 110 from the non-nozzle surface 50B of the print head 50. At this time, the protective film 103 in the opening 100 a is melted by the irradiated laser beam 110. When the protective film 102 is attached to the sealing member 102 with an adhesive having a weak adhesive force, the supply diaphragm 53A may be processed by irradiating the laser beam 110 after removing the protective film 102. .
レーザビーム110には、振動板56の材料のアブレーションに適した特性を持つレーザビーム、例えばエキシマレーザ等が用いられる。 As the laser beam 110, a laser beam having characteristics suitable for ablation of the material of the diaphragm 56, such as an excimer laser, is used.
なお近年、UV−YAGレーザ等に代表される短波レーザの高出力低価格化やフェムト秒レーザ等の超短パルスレーザの急速な進歩により、このようなレーザは、ポリイミド等の樹脂材料に対して有効であることはもちろんのこと、従来は困難であった金属に対しても加工が可能となっている。本発明は、このようなレーザを適用することも可能であり、特に長尺化及び多ノズル化された印字ヘッド50を金属材料で形成した場合の歩留まり改善や高精度化に対して有効である。 In recent years, due to the high output and price reduction of short wave lasers typified by UV-YAG lasers and the rapid progress of ultrashort pulse lasers such as femtosecond lasers, such lasers have been used for resin materials such as polyimide. In addition to being effective, it is possible to process even metals that have been difficult in the past. The present invention can also apply such a laser, and is particularly effective for yield improvement and high accuracy when the print head 50 having a long length and multiple nozzles is formed of a metal material. .
レーザビーム110の形状は、振動板56の供給絞り53Aの形成位置において、照射方向(図8中下方向)に沿って幅狭になる順テーパ状の形状となるように構成されている。 The shape of the laser beam 110 is configured to be a forward tapered shape that becomes narrower along the irradiation direction (downward in FIG. 8) at the position where the supply diaphragm 53A of the diaphragm 56 is formed.
順テーパ状のレーザビーム110が、印字ヘッド50の非ノズル面50B側から照射孔100を介して振動板56に照射されると、レーザビーム110の照射方向に存在する絶縁・保護膜98、余剰接着剤106及び振動板56に、供給絞り53Aがアブレーションにて形成される。供給絞り53Aの形状は、レーザビーム110の形状に依存し、図9に示すように、共通液室55側から圧力室52側に向かって幅狭になるテーパ状となる。 When the forward tapered laser beam 110 is irradiated from the non-nozzle surface 50B side of the print head 50 to the vibration plate 56 through the irradiation hole 100, the insulating / protective film 98 existing in the irradiation direction of the laser beam 110, surplus A supply restrictor 53A is formed on the adhesive 106 and the diaphragm 56 by ablation. The shape of the supply restrictor 53A depends on the shape of the laser beam 110, and as shown in FIG. 9, becomes a tapered shape that becomes narrower from the common liquid chamber 55 side toward the pressure chamber 52 side.
次に、図8に示すように、印字ヘッド50のノズル面50A側からレーザビーム112をノズル51の形成位置に照射して、ノズル51をノズルプレート94に穿孔する。 Next, as shown in FIG. 8, the nozzle 51 is perforated in the nozzle plate 94 by irradiating the nozzle 51 with the laser beam 112 from the nozzle surface 50 </ b> A side of the print head 50.
レーザビーム112には、レーザビーム110と同様に、エキシマレーザ等が用いられる。レーザビーム112の形状は、ノズルプレート94のノズル51の形成位置において、レーザビーム112の照射方向(図8中上方向)に沿って幅広になる逆テーパ状の形状となるように構成されている。このような逆テーパ状のレーザビーム112については、例えば、特許文献2(特開平5−330064)に開示されているように、レーザ光源とノズル面50Aとの間に光学レンズを配置して、ビームウェスト以後の拡がり光が用いられる。 As the laser beam 112, an excimer laser or the like is used similarly to the laser beam 110. The shape of the laser beam 112 is configured to be an inversely tapered shape that becomes wider along the irradiation direction of the laser beam 112 (upward in FIG. 8) at the position where the nozzle 51 of the nozzle plate 94 is formed. . For such an inversely tapered laser beam 112, for example, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-330064), an optical lens is disposed between the laser light source and the nozzle surface 50A. Spread light after the beam waist is used.
逆テーパ状のレーザビーム112が、印字ヘッド50のノズル面50A側からノズルプレート94のノズル51の形成位置に照射されると、ノズル51がアブレーションにて形成される。ノズル51の形状は、レーザビーム112の形状に依存し、図9に示すように、ノズル面50A側から圧力室52側に向かって幅広になるテーパ状となる。 When the reverse tapered laser beam 112 is irradiated from the nozzle surface 50A side of the print head 50 to the position where the nozzle 51 of the nozzle plate 94 is formed, the nozzle 51 is formed by ablation. The shape of the nozzle 51 depends on the shape of the laser beam 112, and as shown in FIG. 9, becomes a tapered shape that becomes wider from the nozzle surface 50A side to the pressure chamber 52 side.
供給絞り53Aとノズル51を形成後、図9に示すように、保護フィルム103の表面(又は、保護フィルム103が剥がされている場合は封止部材102の表面)をシリコン等の樹脂104でコートする。このとき照射孔100の孔径は十分に小さいので、樹脂104により開口部100aはシールされる。さらに、樹脂104のコート面上にヘッドドライバ84を実装する。 After forming the supply restrictor 53A and the nozzle 51, as shown in FIG. 9, the surface of the protective film 103 (or the surface of the sealing member 102 when the protective film 103 is peeled off) is coated with a resin 104 such as silicon. To do. At this time, since the hole diameter of the irradiation hole 100 is sufficiently small, the opening 100 a is sealed by the resin 104. Further, a head driver 84 is mounted on the coated surface of the resin 104.
このように印字ヘッド50の組み立て後、すなわち複数のプレート部材を接着剤等により積層して接合し、共通液室55に対する絶縁処理を行った後に、印字ヘッド50のノズル面50A側及び非ノズル面50B側からレーザビームを照射して供給絞り53A及びノズル51を加工することにより、供給絞り53A及びノズル51の高精度化を実現できると共に、余剰接着剤106や絶縁コート用樹脂等による供給絞り53Aやノズル51の目詰まりを防止することができる。 As described above, after the print head 50 is assembled, that is, after a plurality of plate members are laminated and bonded with an adhesive or the like, and the insulation treatment is performed on the common liquid chamber 55, the nozzle surface 50A side and the non-nozzle surface of the print head 50 By processing the supply aperture 53A and the nozzle 51 by irradiating a laser beam from the 50B side, the supply aperture 53A and the nozzle 51 can be improved in accuracy, and the supply aperture 53A using an excess adhesive 106, an insulating coating resin, or the like can be realized. And clogging of the nozzle 51 can be prevented.
また供給絞り53Aが形成される振動板56と、ノズル51が形成されるノズルプレート94は、共にSUS材により構成されている。このように供給絞り53Aとノズル51がそれぞれ形成されるプレート部材を略同一材質にすることで一層の加工安定化や最適化を図ることができ、また温度変化による印字ヘッド50内の流路の反りも軽減することが可能になる。これらの材質としては、図8及び図9に示したようなSUS材以外に、ポリミイドやNi電鋳等が用いられる。尚、略同一材質とは、例えば、SUS材の場合にはSUS304、SUS316、SUS430等があり、その番号まで同一である必要はなく、組成の中で一番多く含まれるものが同一であれば良い。また、ポリミイド、Ni電鋳についても同様である。 The diaphragm 56 on which the supply restrictor 53A is formed and the nozzle plate 94 on which the nozzle 51 is formed are both made of SUS material. In this way, the plate members on which the supply restrictor 53A and the nozzle 51 are respectively formed are made of substantially the same material, so that further processing stabilization and optimization can be achieved, and the flow path in the print head 50 due to temperature change can be achieved. Warpage can also be reduced. As these materials, in addition to the SUS material shown in FIGS. 8 and 9, polyimide, Ni electroforming, or the like is used. For example, in the case of a SUS material, there are SUS304, SUS316, SUS430, and the like, and it is not necessary that the number is the same. good. The same applies to polyimide and Ni electroforming.
ここで、図9に示すように、供給絞り53Aの孔径をd1、振動板56の厚さをt1とした場合、供給絞り53Aの流路損失K1は、次式(1)に示す通りとなる。 Here, as shown in FIG. 9, when the hole diameter of the supply restrictor 53A is d1 and the thickness of the diaphragm 56 is t1, the flow path loss K1 of the supply restrictor 53A is as shown in the following equation (1). .
同様に、ノズル51の孔径をd2、ノズルプレート94の厚さをt2した場合、ノズル51の流路損失K2は、次式(2)に示す通りとなる。 Similarly, when the hole diameter of the nozzle 51 is d2 and the thickness of the nozzle plate 94 is t2, the flow path loss K2 of the nozzle 51 is as shown in the following equation (2).
本実施形態における印字ヘッド50では、各圧力室52に連通する供給絞り53A及びノズル51の流路損失K1,K2は、それぞれ次式(3)を満たすように構成されている。 In the print head 50 in the present embodiment, the supply throttle 53A communicating with each pressure chamber 52 and the flow path losses K1, K2 of the nozzle 51 are configured to satisfy the following expression (3), respectively.
すなわち、各圧力室52において、供給絞り53Aの流路損失K1とノズル51の流路損失K2の比(圧損比)は、概ね1:1となるように構成されている。このような圧損比
は、振動板56の厚さt1やノズルプレート94の厚さt2、レーザ出力等の調整により、上述のように均一にすることが可能である。例えば、供給絞り53Aの孔径d1がノズル51の孔径d2よりも小さい場合で、圧損比を1:1とする場合は、振動板56の厚さt1をノズルプレート94の厚さt2より薄くなるように調整すればよい。
That is, in each pressure chamber 52, the ratio (pressure loss ratio) of the flow path loss K1 of the supply restrictor 53A and the flow path loss K2 of the nozzle 51 is configured to be approximately 1: 1. Such a pressure loss ratio can be made uniform as described above by adjusting the thickness t1 of the diaphragm 56, the thickness t2 of the nozzle plate 94, the laser output, and the like. For example, when the hole diameter d1 of the supply restrictor 53A is smaller than the hole diameter d2 of the nozzle 51 and the pressure loss ratio is 1: 1, the thickness t1 of the diaphragm 56 is made thinner than the thickness t2 of the nozzle plate 94. You may adjust to.
このように各圧力室52間の圧損比を均一にし、圧損バランスを安定させることにより、各ノズル51のインク吐出量は安定し、このような印字ヘッド50を備えたインクジェット記録装置10の高画質化を実現することが可能となっている。なお圧力室52間の圧損バランスを安定させる方法については後述する。 Thus, by making the pressure loss ratio between the pressure chambers 52 uniform and stabilizing the pressure loss balance, the ink discharge amount of each nozzle 51 is stabilized, and the image quality of the inkjet recording apparatus 10 provided with such a print head 50 is improved. Can be realized. A method for stabilizing the pressure loss balance between the pressure chambers 52 will be described later.
図10は、印字ヘッド50の他の構成例を表し、図4中8−8断面に相当する断面図である。図10に示すように、共通液室55と圧力室52を連通するインク供給口53は、振動板56上に積層された絞りプレート108に形成された微細な供給絞り53Aと、振動板56に形成された通孔53Bとから構成されている。 FIG. 10 illustrates another configuration example of the print head 50, and is a cross-sectional view corresponding to a cross section 8-8 in FIG. As shown in FIG. 10, the ink supply port 53 that communicates the common liquid chamber 55 and the pressure chamber 52 has a fine supply diaphragm 53 </ b> A formed on the diaphragm plate 108 stacked on the diaphragm 56 and the diaphragm 56. It is comprised from the formed through-hole 53B.
図10に示した印字ヘッド50では、絞りプレート108とノズルプレート94が同一材質のポリミイドで構成されており、前述のように、加工安定化や最適化を図ることができ、温度変化による印字ヘッド50内の流路の反りも軽減することが可能になっている。 In the print head 50 shown in FIG. 10, the diaphragm plate 108 and the nozzle plate 94 are made of the same material, and as described above, the processing can be stabilized and optimized, and the print head due to temperature changes. It is also possible to reduce the warpage of the flow path in 50.
また供給絞り53Aとノズル51は、図8及び図9に示した印字ヘッド50と同様に、各プレート部材を積層して印字ヘッド50を組み立てた後にレーザビームで加工される。そのため供給絞り53Aの目詰まりを防止することができると共に、供給絞り53Aやノズル51を高精度に加工することができる。 Similarly to the print head 50 shown in FIGS. 8 and 9, the supply aperture 53 </ b> A and the nozzle 51 are processed with a laser beam after the plate members are stacked and the print head 50 is assembled. Therefore, clogging of the supply throttle 53A can be prevented, and the supply throttle 53A and the nozzle 51 can be processed with high accuracy.
〔圧力室間の圧損バランスを安定させる方法〕
次に、圧力室52間の圧損バランスを安定させる方法について説明する。
[Method to stabilize pressure loss balance between pressure chambers]
Next, a method for stabilizing the pressure loss balance between the pressure chambers 52 will be described.
図11は、供給絞り53A及びノズル51の加工方法の概略を示した説明図である。図11に示すように、エキシマレーザ等のレーザ発振器120から照射されるレーザビーム122の照射方向(図11中下方向)に対して、レーザ発振器120側から順番に、ビームエクスパンダ124、マスク128、テレセントリックレンズ系132及び印字ヘッド50が配置される。 FIG. 11 is an explanatory view showing an outline of a processing method of the supply restrictor 53A and the nozzle 51. FIG. As shown in FIG. 11, a beam expander 124 and a mask 128 are sequentially formed from the laser oscillator 120 side with respect to the irradiation direction (downward direction in FIG. 11) of the laser beam 122 irradiated from a laser oscillator 120 such as an excimer laser. A telecentric lens system 132 and the print head 50 are arranged.
ビームエクスパンダ124は、レーザビーム122の照射方向後段に配置されるマスク126の形状に対応するように、レーザ発振器120から照射されたレーザビーム122を拡大する。拡大されたレーザビーム(以下、拡大レーザビームという)126は、マスク128に照射される。 The beam expander 124 expands the laser beam 122 irradiated from the laser oscillator 120 so as to correspond to the shape of the mask 126 arranged at the rear stage in the irradiation direction of the laser beam 122. An enlarged laser beam (hereinafter referred to as an enlarged laser beam) 126 is applied to the mask 128.
図12は、図11に示したマスク126の平面図である。同図に示すように、マスク128には、長手方向に複数の略円状の開口142、142、・・・が配列(以下、この配列を開口列143という)されている。マスク128に照射される拡大レーザビーム126(図11参照)の照射範囲は、図12中破線で囲まれた領域となるように構成されている。 FIG. 12 is a plan view of the mask 126 shown in FIG. As shown in the figure, the mask 128 has a plurality of substantially circular openings 142, 142,... Arranged in the longitudinal direction (hereinafter, this arrangement is referred to as an opening row 143). The irradiation range of the enlarged laser beam 126 (see FIG. 11) irradiated to the mask 128 is configured to be a region surrounded by a broken line in FIG.
図11において、拡大レーザビーム126が上記のような開口列143を備えたマスク128を通過すると、その開口142の形状に対応する複数のビーム130、130、・・・から成るビーム列131となる。このビーム列131は、光軸に対して平行であり、テレセントリックレンズ系132に照射される。 In FIG. 11, when the enlarged laser beam 126 passes through the mask 128 having the opening row 143 as described above, a beam row 131 including a plurality of beams 130, 130,... Corresponding to the shape of the opening 142 is obtained. . This beam train 131 is parallel to the optical axis and is applied to the telecentric lens system 132.
テレセントリックレンズ系132は、入射する各ビーム130の光軸Pに対する平行性
を保つと共に、所定の縮小倍率で各ビーム130を縮小投影し、縮小レーザビーム134、134、・・・から成る縮小レーザビーム列135を出射する。
The telecentric lens system 132 maintains parallelism with respect to the optical axis P of each incident beam 130 and reduces the projection of each beam 130 at a predetermined reduction magnification, thereby reducing the reduced laser beam consisting of reduced laser beams 134, 134,. The column 135 is emitted.
各縮小レーザビーム134の光軸Pに対する平行性を保つことにより、印字ヘッド50の非ノズル面50B若しくはノズル面50Aに対して略垂直方向にレーザビーム110、112(図8参照)を照射することができ、孔径や孔間ピッチにズレのない高精度な加工が可能となる。 By maintaining the parallelism of each reduced laser beam 134 to the optical axis P, the laser beams 110 and 112 (see FIG. 8) are irradiated in a direction substantially perpendicular to the non-nozzle surface 50B or the nozzle surface 50A of the print head 50. Therefore, it is possible to perform highly accurate processing without deviation in the hole diameter and the pitch between holes.
またテレセントリックレンズ系132の縮小倍率は、マスク128の開口列143の形状と、印字ヘッド50に形成する供給絞り53A若しくはノズル51の形状に応じて決定される。 The reduction magnification of the telecentric lens system 132 is determined according to the shape of the aperture row 143 of the mask 128 and the shape of the supply aperture 53A or the nozzle 51 formed in the print head 50.
印字ヘッド50に複数の供給絞り53Aを形成する場合、テレセントリックレンズ系132から出射された縮小レーザビーム列135を印字ヘッド50の非ノズル面50Bに照射する。このとき振動板56の供給絞り53Aの形成位置において、縮小レーザビーム列135を構成する各縮小レーザビーム134が照射方向に沿って幅狭となる順テーパ状の形状となるように、供給絞り53Aとの位置や加工中のパルス強度を調整する。 When forming a plurality of supply diaphragms 53 </ b> A in the print head 50, the reduced laser beam array 135 emitted from the telecentric lens system 132 is irradiated to the non-nozzle surface 50 </ b> B of the print head 50. At this time, at the position where the supply diaphragm 53A of the diaphragm 56 is formed, the supply diaphragm 53A is formed such that each reduced laser beam 134 constituting the reduced laser beam array 135 has a forward tapered shape that becomes narrower along the irradiation direction. Adjust the position and the pulse intensity during machining.
このような縮小レーザビーム列135によって形成された供給絞り53Aの形状は、図9に示したように、共通液室55側から圧力室52側に向かって幅狭になるテーパ状となる。 The shape of the supply diaphragm 53A formed by such a reduced laser beam array 135 is a taper that becomes narrower from the common liquid chamber 55 side toward the pressure chamber 52 side, as shown in FIG.
一方、印字ヘッド50に複数のノズル51を形成する場合、テレセントリックレンズ系132から出射された縮小レーザビーム列135を印字ヘッドのノズル面50Aに照射する。このときノズルプレート94のノズル51の形成位置において、縮小レーザビーム列135を構成する各縮小レーザビーム134が照射方向に沿って幅広となる逆テーパ状の形状となるように、縮小レーザビーム列135とノズルプレート94との位置や加工中のパルス強度を調整する。 On the other hand, when a plurality of nozzles 51 are formed on the print head 50, the nozzle surface 50A of the print head is irradiated with the reduced laser beam array 135 emitted from the telecentric lens system 132. At this time, at the position where the nozzle 51 of the nozzle plate 94 is formed, the reduced laser beam array 135 is formed so that each reduced laser beam 134 constituting the reduced laser beam array 135 has an inversely tapered shape that becomes wider along the irradiation direction. The position of the nozzle plate 94 and the pulse intensity during processing are adjusted.
図13(a)、(b)は、図11に示した加工方法で、供給絞り53Aの配列が形成された振動板56の平面図である。図13(a)は、最初に供給絞り53Aの配列が加工された状態を表し、図13(b)は、全ての供給絞り53Aがマトリクス状に加工された状態を表す。なお振動板56に形成される供給絞り53Aは、前述したように、印字ヘッド50を組み立て後、印字ヘッド50の非ノズル面50B側からレーザビームを照射して形成されるものである。 FIGS. 13A and 13B are plan views of the diaphragm 56 in which an array of supply restrictors 53A is formed by the processing method shown in FIG. FIG. 13A shows a state where the arrangement of the supply restrictors 53A is first processed, and FIG. 13B shows a state where all the supply restrictors 53A are processed in a matrix. The supply diaphragm 53A formed on the diaphragm 56 is formed by irradiating a laser beam from the non-nozzle surface 50B side of the print head 50 after assembling the print head 50 as described above.
図11に示した加工方法により、印字ヘッド50の非ノズル面50Bに対して、縮小レーザビーム列135を印字ヘッド50の長手方向の略斜め方向に照射すると、図13(a)に示すように、振動板56に、長手方向の略斜め方向に配列された複数の供給絞り53Aが一度に形成される。このように配列された複数の供給絞り53Aの形状は、マスク128の開口列143の形状と相似する。 When the reduced laser beam array 135 is irradiated to the non-nozzle surface 50B of the print head 50 in a substantially oblique direction in the longitudinal direction of the print head 50 by the processing method shown in FIG. 11, as shown in FIG. A plurality of supply restrictors 53A arranged in a substantially oblique direction in the longitudinal direction are formed on the diaphragm 56 at a time. The shape of the plurality of supply apertures 53A arranged in this way is similar to the shape of the opening row 143 of the mask 128.
続いて、縮小レーザビーム列135の照射位置を振動板56(印字ヘッド50)の長手方向に若干量平行移動し、最初と同様の縮小レーザビーム列135を照射し、振動板56に長手方向の略斜め方向に配列された複数の供給絞り53Aを形成する。このような操作を数回繰り返すと、図13(b)に示すように、振動板56にマトリクス状に配列された供給絞り53Aが形成される。 Subsequently, the irradiation position of the reduced laser beam train 135 is translated by a small amount in the longitudinal direction of the diaphragm 56 (printing head 50), and the same reduced laser beam train 135 as that at the beginning is irradiated to the diaphragm 56 in the longitudinal direction. A plurality of supply restrictors 53A arranged in a substantially oblique direction are formed. If such an operation is repeated several times, as shown in FIG. 13B, supply diaphragms 53A arranged in a matrix on the diaphragm 56 are formed.
なお縮小ビール列135の照射位置を移動せず、印字ヘッド50(振動板56)を長手方向に若干量平行移動することによって、縮小レーザビーム列135の照射位置を相対的
に変化させてもよい。
The irradiation position of the reduced laser beam array 135 may be relatively changed by moving the print head 50 (the vibration plate 56) by a small amount in the longitudinal direction without moving the irradiation position of the reduced beer array 135. .
図14は、図11に示した加工方法で供給絞り53A及びノズル51がマトリクス状に加工された印字ヘッド50の平面透視図である。 FIG. 14 is a plan perspective view of the print head 50 in which the supply restrictor 53A and the nozzles 51 are processed in a matrix by the processing method shown in FIG.
縮小レーザビーム列135で供給絞り53Aをマトリクス状に加工した状態(図13(b)参照)に続いて、供給絞り53Aの加工に利用した同じ縮小レーザビーム列135を用いて、図14に示すように、ノズル51をマトリクス状に加工する。 FIG. 14 shows a state in which the supply diaphragm 53A is processed into a matrix with the reduced laser beam array 135 (see FIG. 13B), and the same reduced laser beam array 135 used for processing the supply diaphragm 53A is used. Thus, the nozzles 51 are processed into a matrix.
図14に示した例では、ノズル51の孔径は供給絞り53Aの孔径よりも大きく形成されている。図11に示したテレセントリックレンズ系132の位置を照射方向に移動したりレーザの強度を調整したりすることにより、同じ縮小レーザビーム列135を用いつつ、ノズル51の孔径を供給絞り53Aの孔径よりも大きくすることができる。 In the example shown in FIG. 14, the hole diameter of the nozzle 51 is formed larger than the hole diameter of the supply restrictor 53A. By moving the position of the telecentric lens system 132 shown in FIG. 11 in the irradiation direction or adjusting the laser intensity, the hole diameter of the nozzle 51 is made larger than the hole diameter of the supply diaphragm 53A while using the same reduced laser beam array 135. Can also be increased.
ところで図11において、レーザ発振器120と印字ヘッド50との間には、縮小レーザビーム列135を構成する各縮小レーザビーム134(図11参照)のバラツキ要因が存在する。例えば、レーザ発振器120から照射されるレーザビーム122が均一でなかったり、マスク128に形成される各開口142にバラツキが存在する場合等がある。そして、このような縮小レーザビーム列135によって形成された複数の供給絞り53A又はノズル51には、孔径やピッチ(孔間の中心部間距離)のバラツキが生じてしまう場合がある。 In FIG. 11, there is a variation factor between the reduced laser beams 134 (see FIG. 11) constituting the reduced laser beam array 135 between the laser oscillator 120 and the print head 50. For example, the laser beam 122 emitted from the laser oscillator 120 may not be uniform, or there may be variations in the openings 142 formed in the mask 128. Then, in the plurality of supply diaphragms 53A or nozzles 51 formed by such a reduced laser beam array 135, there may be variations in hole diameter and pitch (distance between the center portions between the holes).
しかしながら本実施形態では、図14に示すように、印字ヘッド50の長手方向の略斜め方向にそれぞれ配列される複数の供給絞り53A及び複数のノズル51は、同じ縮小レーザビーム列135で加工されるので、圧力室52を介して連通する供給絞り53A及びノズル51は同じ縮小レーザビーム134で加工される。そのため圧力室52を介して連通する供給絞り53Aとノズル51の孔径比は、各圧力室52間で略一定に構成されている。特に供給絞り53Aとノズル51とを同一の材質で構成すれば加工条件が安定し、一層の効果が期待できる。 However, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the plurality of supply apertures 53 </ b> A and the plurality of nozzles 51 that are respectively arranged in the substantially oblique direction of the longitudinal direction of the print head 50 are processed by the same reduced laser beam array 135. Therefore, the supply restrictor 53 </ b> A and the nozzle 51 communicating with each other via the pressure chamber 52 are processed with the same reduced laser beam 134. Therefore, the hole diameter ratio between the supply restrictor 53 </ b> A and the nozzle 51 communicating with each other via the pressure chambers 52 is configured to be substantially constant between the pressure chambers 52. In particular, if the supply restrictor 53A and the nozzle 51 are made of the same material, the processing conditions are stabilized, and further effects can be expected.
例えば、縮小レーザビーム列135のうち特定の縮小レーザビーム134の径が他の縮小レーザビームに比べて1%大きい場合は、この縮小レーザビーム134によって形成される供給絞り53A及びノズル51の径は、他の供給絞り53A及びノズル51の径に比べて1%程度大きくなってしまうが、供給絞り53Aとノズル51の孔径比は、他の縮小レーザビーム134によって形成される供給絞り53Aとノズル51の孔径比と同じである。 For example, when the diameter of a specific reduced laser beam 134 in the reduced laser beam row 135 is 1% larger than the other reduced laser beams, the diameters of the supply stop 53A and the nozzle 51 formed by the reduced laser beam 134 are as follows. Although the diameter of the supply restrictor 53A and the nozzle 51 is about 1% larger than the diameters of the other supply restrictors 53A and the nozzles 51, the hole diameter ratio between the supply restrictors 53A and the nozzles 51 is different from the supply restrictors 53A and nozzles 51 formed by the other reduced laser beams 134. It is the same as the pore diameter ratio.
このように縮小レーザビーム列135にバラツキが存在する場合があっても、圧力室52を介して連通する供給絞り53A及びノズル51は同じ縮小レーザビーム134で加工されているので、供給絞り53Aとノズル51の孔径比は各圧力室52間で略一定になり、この結果、各圧力室52の圧損比は略一様となり、圧損バランスが安定する。これにより、ノズル51からのインク吐出量は安定し、このような印字ヘッド50を備えたインクジェット記録装置10の高画質化を実現することができる。 Thus, even if there is a variation in the reduced laser beam row 135, the supply diaphragm 53A and the nozzle 51 communicating with each other through the pressure chamber 52 are processed by the same reduced laser beam 134. The hole diameter ratio of the nozzle 51 becomes substantially constant between the pressure chambers 52. As a result, the pressure loss ratio of each pressure chamber 52 becomes substantially uniform, and the pressure loss balance is stabilized. As a result, the amount of ink discharged from the nozzles 51 is stabilized, and the image quality of the inkjet recording apparatus 10 including such a print head 50 can be realized.
なお、供給絞り53Aやノズル51をレーザビーム列で加工後、必要に応じて単一のレーザビームなどでトリミングを行い、更なるバラツキの改善を図ることも可能である。 In addition, after processing the supply aperture 53A and the nozzle 51 with a laser beam row, trimming can be performed with a single laser beam or the like as necessary to further improve variation.
図15は、印字ヘッド50の他の構造例を示す平面透視図である。図15に示した印字ヘッド50は、複数のノズル51がマトリクス状に配列された短尺ヘッド50’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙16の全幅に対応する長さのノズル列を有するフルラインヘッドである。 FIG. 15 is a plan perspective view showing another example of the structure of the print head 50. The print head 50 shown in FIG. 15 has a nozzle array having a length corresponding to the entire width of the recording paper 16 by connecting short heads 50 'in which a plurality of nozzles 51 are arranged in a matrix in a staggered manner. It has a full line head.
このような印字ヘッド50の場合、短尺ヘッド50’をそれぞれ組み立てて、それらを
千鳥状に配列して繋ぎ合わせてフルライン型の印字ヘッド50を構成した後に、供給絞り53A及びノズル51の加工を行うことが好ましい。
In the case of such a print head 50, the short heads 50 'are assembled, arranged in a staggered manner and connected to form the full line type print head 50, and then the supply restrictor 53A and the nozzle 51 are processed. Preferably it is done.
短尺ヘッド50’を繋ぎ合わせた印字ヘッド50をX−Yステージ等に載せて、図11に示した加工方法と同様に、縮小レーザビーム列135(図11参照)を各短尺ヘッド50’ごとに照射することにより、各圧力室間の圧損バランスを安定にしつつ、供給絞り53Aやノズル51を高精度に加工できる。 The print head 50 connected with the short head 50 'is placed on an XY stage or the like, and the reduced laser beam train 135 (see FIG. 11) is applied to each short head 50' in the same manner as the processing method shown in FIG. Irradiation makes it possible to process the supply restrictor 53A and the nozzle 51 with high accuracy while stabilizing the pressure loss balance between the pressure chambers.
供給絞り53Aやノズル51を加工後、短尺ヘッド50’を繋ぎ合わせる際に位置ズレが生じやすい一方、短尺ヘッド50’を繋ぎ合わせた印字ヘッド50に対してX−Yステージ等で供給絞り53Aやノズル51を加工する場合は正確な位置決めが可能であるからである。例えば、 1μm以下の位置精度で供給絞り53Aやノズル51を加工することができる。 After processing the supply aperture 53A and the nozzle 51, misalignment is likely to occur when the short head 50 'is joined. This is because when the nozzle 51 is processed, accurate positioning is possible. For example, the supply restrictor 53A and the nozzle 51 can be processed with a positional accuracy of 1 μm or less.
図16は、印字ヘッド50の他の構造例を示す平面透視図である。図17は、図16に示した印字ヘッド50のノズル配列を示す拡大図である。 FIG. 16 is a plan perspective view showing another example of the structure of the print head 50. FIG. 17 is an enlarged view showing the nozzle arrangement of the print head 50 shown in FIG.
図16及び図17に示した印字ヘッド50では、記録紙16の搬送速度に応じて、所定の順序(打滴タイミング)で打滴を行い、記録紙16の主走査方向に1列のドット列を形成するノズル51-11 、51-12 、51-13 、51-14 、51-15 、51-16 は、ノズル列510を構成する。ノズル列510は、副走査方向に2つに分割されており、ノズル51-11 、51-12 、51-13 から成るノズル列512と、ノズル51-14 、51-15 、51-16 から成るノズル列514により構成される。またノズル列512とノズル列514は、主走査方向のノズル間ピッチPの1/2だけ主走査方向に位相をずらして配置されている。なお、ノズル列510と同一構造のノズル列が主走査方向に配列されている。 In the print head 50 shown in FIGS. 16 and 17, droplets are ejected in a predetermined order (droplet ejection timing) according to the conveyance speed of the recording paper 16, and one dot row in the main scanning direction of the recording paper 16. The nozzles 51-11, 51-12, 51-13, 51-14, 51-15, and 51-16 forming the nozzle constitute a nozzle row 510. The nozzle array 510 is divided into two in the sub-scanning direction, and includes a nozzle array 512 including nozzles 51-11, 51-12, and 51-13, and nozzles 51-14, 51-15, and 51-16. The nozzle row 514 is configured. The nozzle row 512 and the nozzle row 514 are arranged with a phase shift in the main scanning direction by ½ of the nozzle pitch P in the main scanning direction. Note that nozzle rows having the same structure as the nozzle row 510 are arranged in the main scanning direction.
このような印字ヘッド50の場合、副走査方向に分割され、主走査方向に位相をずらしたノズル列512、514のようなブロック単位毎に縮小レーザビーム列135(図11参照)を照射して、供給絞り53A及びノズル51を加工することが望ましい。 In the case of such a print head 50, a reduced laser beam row 135 (see FIG. 11) is irradiated for each block unit such as nozzle rows 512 and 514 that are divided in the sub-scanning direction and shifted in phase in the main scanning direction. It is desirable to process the supply restrictor 53A and the nozzle 51.
圧力室52間の圧損バランスを安定にすると共に、以下に説明するように、記録紙16上に形成されるドット群に生じるむらの視認性を低減させることができる。 As well as stabilizing the pressure loss balance between the pressure chambers 52, it is possible to reduce the visibility of unevenness occurring in the dot group formed on the recording paper 16, as will be described below.
図16及び図17に示した印字ヘッド50では、ノズル列510を構成するノズル51-11 、51-12 、…、51-16 を主走査方向に並ぶように投影すると、図17に示すように、ノズル51-11 とノズル51-12 との中間に、ノズル51-14 が配置される。同様に、ノズル51-12 とノズル51-13 との間にノズル51-15 が配置され、ノズル51-13 とノズル列510の主走査方向に隣接するノズル列のノズル51-21 との間に、ノズル51-16 が配置される。 In the print head 50 shown in FIGS. 16 and 17, when the nozzles 51-11, 51-12,..., 51-16 constituting the nozzle row 510 are projected so as to be aligned in the main scanning direction, as shown in FIG. The nozzle 51-14 is arranged between the nozzle 51-11 and the nozzle 51-12. Similarly, the nozzle 51-15 is arranged between the nozzle 51-12 and the nozzle 51-13, and between the nozzle 51-13 and the nozzle 51-21 of the nozzle row adjacent to the nozzle row 510 in the main scanning direction. Nozzles 51-16 are arranged.
図18は、図16及び図17に示した印字ヘッド50の打滴タイミングの説明図である。ノズル51を表す円内に示した数字は打滴タイミングを示し、タイミングt1 ではノズル51-11 、ノズル51-21 、ノズル51-31、…、から打滴が行われる。次にタイミングt2 ではノズル51-12 、…、から打滴が行われる。更に、タイミングt3 〜タイミングt6 ではノズル51-13 、…、ノズル51-16 、ノズル51-26 、ノズル51-36 、…、の打滴が行われ、タイミングt1 〜タイミングt6 の1サイクルの打滴によって、図18中下方に示したように、主走査方向に1ラインのドット列を形成することができる。 FIG. 18 is an explanatory diagram of the droplet ejection timing of the print head 50 shown in FIGS. 16 and 17. The numbers shown in the circles representing the nozzles 51 indicate the droplet ejection timing, and at time t1, droplet ejection is performed from the nozzles 51-11, 51-21, 51-31,. Next, at timing t2, droplet ejection is performed from the nozzles 51-12,. Further, at the timing t3 to the timing t6, the nozzles 51-13,..., The nozzle 51-16, the nozzle 51-26, the nozzle 51-36,... Are ejected, and one cycle of the ejection from the timing t1 to the timing t6 is performed. Thus, as shown in the lower part of FIG. 18, one line of dot row can be formed in the main scanning direction.
ここで、タイミングt1 〜t3 で行われる打滴では、各タイミングで打滴されたインク滴は記録紙16上で他のインク滴と接触せずに、各打滴によるインク滴が単独でドットを
形成する。なお、タイミングt1 〜タイミングt3 で打滴されたインク滴が記録紙16上で干渉しないように主走査方向のノズル間ピッチPが決められる。
Here, in the droplet ejection performed at the timings t1 to t3, the ink droplets ejected at each timing do not come into contact with the other ink droplets on the recording paper 16, and the ink droplets by each droplet ejection alone form dots. Form. Note that the nozzle pitch P in the main scanning direction is determined so that the ink droplets ejected at the timing t1 to the timing t3 do not interfere on the recording paper 16.
一方、タイミングt4 〜タイミングt6 では、打滴されたインク滴が着弾する際に、主走査方向に隣り合う両側の打滴点には既にインク滴が打滴され、記録紙16上に先に着弾しているために、両隣のインク滴と接触するように着弾する。 On the other hand, at timing t4 to timing t6, when the ejected ink droplets have landed, ink droplets have already been deposited at the droplet ejection points on both sides adjacent to each other in the main scanning direction, and landed on the recording paper 16 first. Therefore, it lands to come into contact with the ink droplets on both sides.
即ち、タイミングt4 で打滴されたインク滴は、タイミングt1 及びタイミングt2 で打滴されたインク滴の間に着弾し、同様にタイミングt5 で打滴されたインク滴はタイミングt2 及びタイミングt3 で打滴されたインク滴の間に着弾し、タイミングt6 で打滴されたインク滴はタイミングt1 及びタイミングt3 で打滴されたインク滴の間に着弾する。 That is, the ink droplets ejected at timing t4 land between ink droplets ejected at timing t1 and timing t2, and ink droplets ejected at timing t5 are similarly ejected at timing t2 and timing t3. The ink droplets that have landed between the dropped ink droplets and have been ejected at timing t6 land between the ink droplets that have been ejected at timing t1 and timing t3.
タイミングt4 〜タイミングt6 で打滴されたインク滴が先に着弾している両隣のインク滴に引き寄せられるので、タイミングt4 〜タイミングt6 で打滴されたインク滴は一方向に寄る現象が起こらず、ノズル51-16 とノズル51-21 のような折り返し位置(ノズル列つなぎ部)に生じるむらの視認性を低減させることができる。 Since the ink droplets ejected at the timing t4 to the timing t6 are attracted to the adjacent ink droplets that have landed first, the ink droplets ejected at the timing t4 to the timing t6 do not cause a phenomenon that approaches one direction. It is possible to reduce the visibility of unevenness generated at the folding position (nozzle row connecting portion) such as the nozzle 51-16 and the nozzle 51-21.
図19は、供給絞り53A及びノズル51の他の加工方法の概略を示した説明図である。図19に示すように、レーザ発振器120から照射されたレーザビーム122の照射方向(図19中下方向)に回折格子136が配置される。そしてレーザビーム122が回折格子136に入射すると、回折格子122の略中心部から複数の放射状レーザビーム138が出射される。 FIG. 19 is an explanatory view showing an outline of another processing method of the supply restrictor 53A and the nozzle 51. As shown in FIG. 19, the diffraction grating 136 is arranged in the irradiation direction (downward direction in FIG. 19) of the laser beam 122 irradiated from the laser oscillator 120. When the laser beam 122 is incident on the diffraction grating 136, a plurality of radial laser beams 138 are emitted from the substantially central portion of the diffraction grating 122.
複数の放射状レーザビーム138がテレセントリックレンズ系132に入射すると、光軸Pに対して平行に補正され、所定の倍率で縮小された、図11と同様の縮小レーザビーム列135が出射される。 When a plurality of radial laser beams 138 are incident on the telecentric lens system 132, a reduced laser beam array 135 similar to that shown in FIG. 11 is emitted, which is corrected parallel to the optical axis P and reduced at a predetermined magnification.
そして前述と同様に、この縮小レーザビーム列135を、印字ヘッド50の非ノズル面50B及びノズル面50Aにそれぞれ照射して、圧力室52を介して連通する供給絞り53A及びノズル51を同じ縮小レーザビーム134で加工することにより、各圧力室52間の圧損比を一様にすることができ、圧損バランスが安定し、各ノズル51からのインク吐出量を安定させることができる。 In the same manner as described above, the reduced laser beam row 135 is irradiated to the non-nozzle surface 50B and the nozzle surface 50A of the print head 50, respectively, and the supply diaphragm 53A and the nozzle 51 communicating with each other through the pressure chamber 52 are made the same reduced laser. By processing with the beam 134, the pressure loss ratio between the pressure chambers 52 can be made uniform, the pressure loss balance is stabilized, and the ink discharge amount from each nozzle 51 can be stabilized.
〔インク供給系の構成〕
図20は、インクジェット記録装置10のインク供給系の構成を示す概要図である。図20に示すように、インクジェット記録装置10は、インク供給タンク67と印字ヘッド50との間にサブタンク61、ポンプP1、P2、バッファタンク62、63等を備えている。
[Configuration of ink supply system]
FIG. 20 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system of the inkjet recording apparatus 10. As shown in FIG. 20, the ink jet recording apparatus 10 includes a sub tank 61, pumps P <b> 1 and P <b> 2, buffer tanks 62 and 63, and the like between the ink supply tank 67 and the print head 50.
インク供給タンク67はインクを供給するための基タンクであり、図1で説明したインク貯蔵/装填部14に設置される。インク供給タンク67の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式などがあるが、使用用途に応じてインク種類を変える場合には後者のカートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコードなどで識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。 The ink supply tank 67 is a base tank for supplying ink, and is installed in the ink storage / loading unit 14 described with reference to FIG. The ink supply tank 67 has a method of replenishing ink from a replenishment port (not shown) when the ink remaining amount is low, a cartridge method of replacing the entire tank, and the like depending on the intended use. When changing, the latter cartridge system is suitable. In this case, it is preferable that the ink type information is identified by a barcode or the like, and ejection control is performed according to the ink type.
サブタンク61は、インク供給タンク67から供給されるインクを集め、インク内の気泡を可能な限り除去するものである。サブタンク61に代えて、またはこれと併用して、異物や気泡を除去する不図示のフィルタを設けた構成としてもよい。なお、サブタンク6
1にはシステムコントローラ72(図3参照)と回路接続された不図示のセンサが設けられ、システムコントローラ72によってインクの有無が検知される。システムコントローラ72によってインクの残りが検出されなくなった場合には、インク供給タンク67内にインクが無くなったと判断される。
The sub tank 61 collects ink supplied from the ink supply tank 67 and removes bubbles in the ink as much as possible. Instead of the sub tank 61 or in combination with the sub tank 61, a filter (not shown) for removing foreign substances and bubbles may be provided. Sub tank 6
1 is provided with a sensor (not shown) connected in a circuit with a system controller 72 (see FIG. 3). The system controller 72 detects the presence or absence of ink. When the system controller 72 no longer detects the remaining ink, it is determined that the ink supply tank 67 has run out of ink.
バッファタンク62,63は、サブタンク61と印字ヘッド50間において、印字ヘッド50の近傍または印字ヘッド50と一体的に設けられている。これらバッファタンクは、ポンプP1,P2を駆動させることによって共通液室55内の圧力に生じる脈動(内圧変動)を吸収し、印字ヘッド50内の圧力を適切な一定の値に維持するダンパー効果を得るためのものである。 The buffer tanks 62 and 63 are provided near the print head 50 or integrally with the print head 50 between the sub tank 61 and the print head 50. These buffer tanks absorb the pulsation (internal pressure fluctuation) generated in the pressure in the common liquid chamber 55 by driving the pumps P1 and P2, and have a damper effect that maintains the pressure in the print head 50 at an appropriate constant value. To get.
また、印字ヘッド50の近傍には、ノズル51の乾燥防止またはノズル51近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ64と、ノズル面50Aの清掃手段としてのクリーニングブレード66等から成るメンテナンスユニット65が設けられている。 Further, in the vicinity of the print head 50, a maintenance including a cap 64 as a means for preventing the nozzle 51 from drying or preventing an increase in ink viscosity near the nozzle 51, a cleaning blade 66 as a means for cleaning the nozzle surface 50A, and the like. A unit 65 is provided.
メンテナンスユニット65は、不図示の移動機構によって印字ヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。 The maintenance unit 65 can be moved relative to the print head 50 by a moving mechanism (not shown), and is moved from a predetermined retracted position to a maintenance position below the print head 50 as necessary.
キャップ64は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や画像形成待機時にキャップ64を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド50に密着させることにより、印字ヘッド50のノズル面50Aをキャップ64で覆う。 The cap 64 is displaced up and down relatively with respect to the print head 50 by an elevator mechanism (not shown). The cap 64 is raised to a predetermined raised position when the power is turned off or during image formation standby, and is brought into close contact with the print head 50, thereby covering the nozzle surface 50 </ b> A of the print head 50 with the cap 64.
図21は、図20に示した印字ヘッド50のインク供給系を表す平面透視図である。図21に示すように、印字ヘッド50に設けられる共通液室55の平面形状は、マトリックス状に配置された圧力室52の全面を覆うように構成されている。また共通液室55は、前述したとおり、各インク供給口53を介して各圧力室52と連通している。 FIG. 21 is a plan perspective view showing the ink supply system of the print head 50 shown in FIG. As shown in FIG. 21, the planar shape of the common liquid chamber 55 provided in the print head 50 is configured to cover the entire surface of the pressure chambers 52 arranged in a matrix. Further, as described above, the common liquid chamber 55 communicates with each pressure chamber 52 via each ink supply port 53.
共通液室55の各隅部には主供給口150が形成され、この主供給口150にインク供給用の供給管152が連結される。各主供給口150には、インクの流れに応じて開閉自在なフィルタ158が設けられている。図21中右側の印字ヘッド50の短手方向両端部の供給管152、152は、合流して主流路156Aを構成する。同様に、図21中左側の印字ヘッド50の短手方向両端部の供給管152、152は、合流して主流路156Bを構成する。図20に示すように、主流路156Aは、バッファタンク62に連結され、主流路156Bは、バッファタンク63に連結される。 A main supply port 150 is formed at each corner of the common liquid chamber 55, and an ink supply supply pipe 152 is connected to the main supply port 150. Each main supply port 150 is provided with a filter 158 that can be opened and closed in accordance with the flow of ink. The supply pipes 152 and 152 at both ends in the short direction of the print head 50 on the right side in FIG. 21 join to constitute a main flow path 156A. Similarly, the supply pipes 152 and 152 at both ends in the short direction of the print head 50 on the left side in FIG. 21 join to constitute the main flow path 156B. As shown in FIG. 20, the main flow path 156 </ b> A is connected to the buffer tank 62, and the main flow path 156 </ b> B is connected to the buffer tank 63.
図22(a)、(b)は、フィルタ158の構成例を示す断面図(図21中22−22断面図)である。図22(a)は、共通液室55からインクが排出される場合のフィルタ158の状態を表し、図22(b)は、共通液室55にインクが供給される場合のフィルタ158の状態を表す。 FIGS. 22A and 22B are cross-sectional views (cross-sectional views taken along line 22-22 in FIG. 21) illustrating a configuration example of the filter 158. FIGS. 22A shows the state of the filter 158 when ink is discharged from the common liquid chamber 55, and FIG. 22B shows the state of the filter 158 when ink is supplied to the common liquid chamber 55. To express.
図22(a)に示すように、共通液室55側からバッファタンク63側の方向(図22(a)中矢印の方向)にインクが流れる場合、フィルタ158は主供給口150を開くように構成される。供給液室55からインクが排出される場合、インクの中に含まれる異物等はフィルタ158により遮られず、共通液室55から確実に排出することができる。 As shown in FIG. 22A, when ink flows from the common liquid chamber 55 side to the buffer tank 63 side (the direction of the arrow in FIG. 22A), the filter 158 opens the main supply port 150. Composed. When ink is discharged from the supply liquid chamber 55, foreign matter contained in the ink is not blocked by the filter 158 and can be reliably discharged from the common liquid chamber 55.
一方、図22(b)に示すように、バッファタンク63側から共通液室55側の方向(図22(b)中矢印の方向)にインクが流れる場合、フィルタ158は主供給口150を
閉じるように構成される。共通液室55にインクが供給される場合、インクの中に含まれる異物等はフィルタ158により遮られ、共通液室55内に異物等が混入するのを防止することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 22B, when ink flows from the buffer tank 63 side to the common liquid chamber 55 side (the direction of the arrow in FIG. 22B), the filter 158 closes the main supply port 150. Configured as follows. When ink is supplied to the common liquid chamber 55, foreign matter or the like contained in the ink is blocked by the filter 158, and foreign matter or the like can be prevented from entering the common liquid chamber 55.
なお図21中左下に配置されるフィルタ158は図22と同様の構成であり、図21中右側に配置される2つのフィルタ158は、図22の構成と左右対称の構成となる。 Note that the filter 158 arranged at the lower left in FIG. 21 has the same configuration as that in FIG. 22, and the two filters 158 arranged at the right in FIG.
このようにインクの流れに応じて開閉自在なフィルタ158によって、共通液室55内に異物等が混入するのを防止することができると共に、万一、共通液室55内に異物等が混入した場合でも確実にその異物を排出することができる。 As described above, the filter 158 that can be opened and closed in accordance with the flow of ink can prevent foreign matter and the like from entering the common liquid chamber 55, and in the unlikely event that foreign matter and the like have entered the common liquid chamber 55. Even in this case, the foreign matter can be reliably discharged.
図20及び図21に示したインクジェット記録装置10のインク供給系の構成において、インクジェット記録装置10に電源が投入された場合、ポンプP1,P2を共に給液として駆動させ、サブタンク61及びバッファタンク62,63におけるインクが所定の液位となるまでサブタンク61及びバッファタンク62,63にインクを充填する。そして主供給口150を介して供給管152から共通液室55に対してインクが供給され、インクが共通液室55に充填される。このとき主供給口150に設けられたフィルタ158は、図22(b)に示すような主供給口150を閉じた状態となっているので、共通液室55内への異物等の混入が防止される。 In the configuration of the ink supply system of the ink jet recording apparatus 10 shown in FIGS. 20 and 21, when the power is turned on to the ink jet recording apparatus 10, the pumps P1 and P2 are both driven as liquid supply, and the sub tank 61 and the buffer tank 62 are driven. , 63 until the ink in the sub tank 61 and the buffer tanks 62, 63 are filled with ink until the ink reaches a predetermined liquid level. Then, ink is supplied from the supply pipe 152 to the common liquid chamber 55 through the main supply port 150, and the common liquid chamber 55 is filled with ink. At this time, the filter 158 provided in the main supply port 150 is in a state in which the main supply port 150 is closed as shown in FIG. Is done.
また、画像形成中または待機中において、特定のノズル51の使用頻度が低くなり、所定の待機時間以上ノズル51からインク滴が吐出されない状態が続き、印字ヘッド50の回復処理が必要とシステムコントローラ72(図3参照)によって判断された場合には、印字ヘッド50の圧電素子58を駆動させて、ノズル51からその劣化インク(粘度が上昇したノズル近傍のインク)をキャップ64に向かって予備吐出(パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出)する。 Further, during image formation or standby, the frequency of use of specific nozzles 51 is low, ink drops are not ejected from the nozzles 51 for a predetermined standby time, and the print controller 50 needs to be recovered. The system controller 72 When the determination is made (see FIG. 3), the piezoelectric element 58 of the print head 50 is driven, and the deteriorated ink (ink in the vicinity of the nozzle whose viscosity has increased) is preliminarily ejected from the nozzle 51 toward the cap 64 (see FIG. 3). (Purge, empty discharge, spit, dummy discharge).
このとき劣化インクを確実に排出するために、ポンプP1,P2の少なくともいずれか一方を駆動させてインクを加圧しつつ供給する。これによって、時間経過による増粘などによってノズル51近傍に発生する劣化インクを確実に排出できる。 At this time, in order to reliably discharge the deteriorated ink, at least one of the pumps P1 and P2 is driven to supply the ink while pressurizing it. Thereby, the deteriorated ink generated in the vicinity of the nozzles 51 due to the thickening over time can be surely discharged.
また、印字ヘッド50内のインクに気泡が混入した場合、圧電素子58を動作させても、ノズル51からインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド50のノズル面50Aにキャップ64を密着させ、ポンプP3を駆動して圧力室52内の気泡が混入したインクを吸引除去する回復処理が行なわれる。当該回収されたインクは回収タンク68に送液され、必要に応じてサブタンク61に戻される。 Further, when air bubbles are mixed in the ink in the print head 50, the ink cannot be ejected from the nozzles 51 even if the piezoelectric element 58 is operated. In such a case, a recovery process is performed in which the cap 64 is brought into close contact with the nozzle surface 50A of the print head 50, and the pump P3 is driven to suck and remove ink mixed with bubbles in the pressure chamber 52. The collected ink is sent to the collection tank 68 and returned to the sub tank 61 as necessary.
この吸引動作は、初期のインクの印字ヘッド50への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行なわれ、粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。 This suction operation is also performed when the initial ink is loaded into the print head 50 or at the start of use after a long stop, and the deteriorated ink that has increased in viscosity (solidified) is sucked out.
なお、吸引動作は圧力室52内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には前述した予備吐出を行う態様が好ましい。 Since the suction operation is performed on the entire ink in the pressure chamber 52, the amount of ink consumption increases. Therefore, when the increase in the viscosity of the ink is small, it is preferable to perform the preliminary ejection described above.
また印字ヘッド50内に異物等が混入した場合には、印字ヘッド50のノズル面50Aにキャップ64を密着させ、ポンプP3を加圧動作させて、圧力室52内のインクに対して圧力を加えて、共通液室55の外部に異物等を排出する。 When foreign matter or the like enters the print head 50, the cap 64 is brought into close contact with the nozzle surface 50A of the print head 50, and the pump P3 is pressurized to apply pressure to the ink in the pressure chamber 52. Thus, foreign matter or the like is discharged outside the common liquid chamber 55.
クリーニングブレード66は、たとえばゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構(ワイパー)により印字ヘッド50のノズル面50Aに摺動可能に設
けられる。ノズル面50Aにインク液滴または異物が付着した場合、クリーニングブレード66をノズル面50Aに摺動させることでノズル面50Aを拭き取り、ノズル面50Aを清浄する。なお、このブレード機構による清掃時には、クリーニングブレード66によるノズル51への異物混入防止のため、清掃後に予備吐出が行われる。
The cleaning blade 66 is made of an elastic member such as rubber, and is slidably provided on the nozzle surface 50A of the print head 50 by a blade movement mechanism (wiper) (not shown). When ink droplets or foreign matters adhere to the nozzle surface 50A, the nozzle surface 50A is wiped by sliding the cleaning blade 66 on the nozzle surface 50A to clean the nozzle surface 50A. During cleaning by this blade mechanism, preliminary discharge is performed after cleaning in order to prevent foreign matters from being mixed into the nozzle 51 by the cleaning blade 66.
図23は、供給絞り53Aの目詰まりを解消させる方法の概要を示す説明図である。図23に示すように、供給絞り53Aの共通液室55側に塵埃等の異物160が付着して目詰まり状態となった場合、前述した圧電素子58を駆動して劣化インクを予備吐出したり、ノズル面50Aにキャップ64を密着させ、ポンプP3(図20参照)を駆動して圧力室52内のインクを吸引除去したりする方法では、供給絞り53Aの目詰まりを解消できない場合がある。以下では、図20乃至図23を参照しながら、供給絞り53の目詰まりを解消させる方法について説明する。 FIG. 23 is an explanatory diagram showing an outline of a method for eliminating clogging of the supply restrictor 53A. As shown in FIG. 23, when a foreign matter 160 such as dust adheres to the common liquid chamber 55 side of the supply restrictor 53A and becomes clogged, the above-described piezoelectric element 58 is driven to preliminarily discharge deteriorated ink. The method in which the cap 64 is brought into close contact with the nozzle surface 50A and the pump P3 (see FIG. 20) is driven to suck and remove the ink in the pressure chamber 52 may not solve the clogging of the supply throttle 53A. In the following, a method for eliminating clogging of the supply restrictor 53 will be described with reference to FIGS.
印字検出部24(図3参照)により画像不良が検出され、予備吐出を行っても画像不良を回復できない場合、ポンプP1を送液に、ポンプP2を吸液になるように駆動して、図23中矢印Aの方向に、共通液室55内のインクを循環させる。なおポンプP1を吸液に、ポンプP2を送液になるように駆動してもよい。 If an image defect is detected by the print detection unit 24 (see FIG. 3) and the image defect cannot be recovered even after preliminary ejection, the pump P1 is driven to feed liquid and the pump P2 is driven to absorb liquid. 23, the ink in the common liquid chamber 55 is circulated in the direction of arrow A. The pump P1 may be driven to absorb liquid and the pump P2 may be driven to supply liquid.
また図23に示すように、印字ヘッド50のノズル面50Aに、キャップ64を密着させる。そしてポンプP3を利用して、キャップ64のノズル51に対応する位置に対して、ノズル51の吐出方向と反対方向(図23中矢印Bの方向)に圧力を加える。 Further, as shown in FIG. 23, the cap 64 is brought into close contact with the nozzle surface 50 </ b> A of the print head 50. Then, using the pump P3, pressure is applied to the position corresponding to the nozzle 51 of the cap 64 in the direction opposite to the discharge direction of the nozzle 51 (direction of arrow B in FIG. 23).
このようにして加えられた圧力は、圧力室52内のインクの中を伝わり、供給絞り53Aの共通液室55側に付着する異物160に対して図23中上方に作用する。このとき共通液室55内のインクは図23中矢印Aの方向に流れるので、異物160は図23中破線矢印の方向に排出される。このとき主供給口150に設けられたフィルタ158は、図22(a)に示すように、主供給口150を開くような状態となっているので、共通液室55から異物160が確実に排出される。 The pressure applied in this way is transmitted through the ink in the pressure chamber 52 and acts upward in FIG. 23 against the foreign matter 160 adhering to the common liquid chamber 55 side of the supply throttle 53A. At this time, since the ink in the common liquid chamber 55 flows in the direction of arrow A in FIG. 23, the foreign matter 160 is discharged in the direction of the broken line arrow in FIG. At this time, the filter 158 provided in the main supply port 150 is in a state in which the main supply port 150 is opened as shown in FIG. 22A, so that the foreign matter 160 is reliably discharged from the common liquid chamber 55. Is done.
本実施形態では、図22に示すフィルタ158のメッシュサイズをd0とし、また図23に示すように、供給絞り53Aの孔径をd1、ノズル51の孔径をd2とした場合、次式(4)を満足することが望ましい。 In this embodiment, when the mesh size of the filter 158 shown in FIG. 22 is d0, and the hole diameter of the supply restrictor 53A is d1 and the hole diameter of the nozzle 51 is d2, as shown in FIG. It is desirable to be satisfied.
d0<d1<d2 ・・・(4)
フィルタ158のメッシュサイズd0を供給絞り53Aの孔径d1よりも小さくすることにより、共通液室55に供給絞り53Aの孔径d1より大きな異物等は混入せず、供給絞り53Aの目詰まりを防止することができる。また万一、供給絞り53Aの孔径d1より大きな異物が混入した場合でも、前述したように、共通液室55内にインクを流しながら、印字ヘッド50のノズル面50Aにキャップ64を密着させ、キャップ64のノズル51に対応する位置に図23中矢印Bの方向に圧力を加えることにより、供給絞り53Aの目詰まりを解消し、共通液室55から確実に異物を排出できる。
d0 <d1 <d2 (4)
By making the mesh size d0 of the filter 158 smaller than the hole diameter d1 of the supply restrictor 53A, foreign matter larger than the hole diameter d1 of the supply restrictor 53A does not enter the common liquid chamber 55, and the supply restrictor 53A is prevented from being clogged. Can do. Even if foreign matter larger than the hole diameter d1 of the supply restrictor 53A is mixed, the cap 64 is brought into close contact with the nozzle surface 50A of the print head 50 while flowing the ink into the common liquid chamber 55 as described above. By applying pressure to the position corresponding to 64 nozzles 51 in the direction of arrow B in FIG. 23, the clogging of the supply throttle 53 </ b> A is eliminated, and foreign matter can be reliably discharged from the common liquid chamber 55.
一方、供給絞り53Aの孔径d1よりノズル51の孔径d2を大きくすることにより、供給絞り53Aを通過した異物等をノズル51から確実に排出することができる。 On the other hand, by making the hole diameter d2 of the nozzle 51 larger than the hole diameter d1 of the supply restrictor 53A, foreign matter or the like that has passed through the supply restrictor 53A can be reliably discharged from the nozzle 51.
図24は、圧電素子58に印加される駆動信号の波形(以下、駆動波形という)の一例を表している。異物除去時を除く通常の液体吐出時には同図に示した波形200が印加されるのに対して、異物除去時には、波形200よりも電圧を大きくした波形210が印加される。いずれの波形200、210においても。区間Aでノズル51内にメニスカスを引き込み、区間Bでノズル51からインクを吐出し、区間Cでメニスカスの振動を減衰させる。このように異物除去時には、通常の液体吐出時に比べて大きな電圧の駆動波形を印加することで、供給絞り53Aからの逆流を増加させ、異物の除去を容易に行うことができる。 FIG. 24 shows an example of a waveform of a drive signal applied to the piezoelectric element 58 (hereinafter referred to as a drive waveform). The waveform 200 shown in the figure is applied during normal liquid ejection except when removing foreign matter, whereas the waveform 210 having a voltage larger than that of the waveform 200 is applied when removing foreign matter. In any waveform 200, 210. The meniscus is drawn into the nozzle 51 in the section A, the ink is ejected from the nozzle 51 in the section B, and the meniscus vibration is attenuated in the section C. As described above, when removing the foreign matter, by applying a drive waveform having a voltage larger than that during normal liquid ejection, the backflow from the supply restrictor 53A can be increased, and the foreign matter can be easily removed.
以上、本発明の液体吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 The liquid ejection head of the present invention and the image forming apparatus including the liquid ejection head have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course, deformation may be performed.
10…インクジェット記録装置、50…印字ヘッド、50A…ノズル面、50B…非ノズル面、51…ノズル、60…ノズル流路、52…圧力室、53…インク供給口、53A…供給絞り、55…共通液室、56…振動板(共通電極)、57…個別電極、58…圧電素子、62…バッファタンク、63…バッファタンク、64…キャップ、90…配線部材、91…配線プレート、92…フレキシブルケーブル、94…ノズルプレート、98…絶縁・保護膜、100…照射孔、102…封止部材、106…余剰接着剤、128…マスク、132…テレセントリックレンズ系、158…フィルタ、P1,P2,P3…ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inkjet recording apparatus, 50 ... Print head, 50A ... Nozzle surface, 50B ... Non-nozzle surface, 51 ... Nozzle, 60 ... Nozzle flow path, 52 ... Pressure chamber, 53 ... Ink supply port, 53A ... Supply throttle, 55 ... Common liquid chamber, 56 ... diaphragm (common electrode), 57 ... individual electrode, 58 ... piezoelectric element, 62 ... buffer tank, 63 ... buffer tank, 64 ... cap, 90 ... wiring member, 91 ... wiring plate, 92 ... flexible Cable 94 94 Nozzle plate 98 Insulation / protection film 100 Irradiation hole 102 Sealing member 106 Excess adhesive 128 Mask 130 132 Telecentric lens system 158 Filter P1, P2, P3 …pump
Claims (12)
前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に供給する液体が貯留される共通液室と、
前記共通液室と前記圧力室を連通する供給流路の少なくとも一部を構成する供給絞りと、を備え、
前記吐出口の最小開口寸法は前記供給絞りの最小開口寸法よりも大きく構成され、
前記複数の圧力室にそれぞれ対応する前記吐出口及び前記供給絞りの流路損失の比は各圧力室間で均一に構成され、
前記共通液室には液体供給用の管部材が連結される供給口が形成され、
前記供給口には、液体の流れによって開閉動作を行う弁機能を備えたフィルタ部材が設けられ、
前記管部材側から前記共通液室側に向かう方向に液体が流れるときには前記供給口は前記フィルタ部材によって閉じられ、前記フィルタ部材を介して前記共通液室に液体供給が行われるとともに、前記共通液室側から前記管部材側に向かう方向に液体が流れるときには前記供給口の少なくとも一部は開かれ、前記フィルタ部材を介さずに前記共通液室から液体排出が行われることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A plurality of outlets for discharging liquid;
A plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of discharge ports;
A common liquid chamber in which liquid to be supplied to the plurality of pressure chambers is stored;
A supply throttle that constitutes at least a part of a supply flow path that communicates the common liquid chamber and the pressure chamber;
The minimum opening size of the discharge port is configured to be larger than the minimum opening size of the supply throttle ,
The ratio of the flow path loss of the discharge port and the supply throttle respectively corresponding to the plurality of pressure chambers is configured uniformly between the pressure chambers ,
In the common liquid chamber, a supply port to which a pipe member for supplying liquid is connected is formed,
The supply port is provided with a filter member having a valve function of performing an opening and closing operation by a liquid flow,
When the liquid flows in the direction from the tube member side toward the common liquid chamber side, the supply port is closed by the filter member, and liquid is supplied to the common liquid chamber via the filter member, and the common liquid When the liquid flows in the direction from the chamber side toward the tube member side, at least a part of the supply port is opened, and the liquid is discharged from the common liquid chamber without passing through the filter member. head.
前記圧力室の一壁面を変形させる圧力室変形手段と、
前記圧力室変形手段に対して液体吐出時とは異なる駆動波形を印加する駆動波形印加手段と、を更に備えたことを特徴とする液体吐出装置。 A liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
Pressure chamber deformation means for deforming one wall surface of the pressure chamber;
A liquid ejection apparatus, further comprising drive waveform application means for applying a drive waveform different from that during liquid ejection to the pressure chamber deforming means.
前記吐出口の形成される面の近傍に設けられ、前記吐出口内の液体に対して、前記吐出口から吐出される液体の飛翔方向と反対方向に圧力を加える押圧手段と、を更に備えたことを特徴とする液体吐出装置。 A liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
A pressing unit that is provided in the vicinity of the surface where the discharge port is formed and applies pressure to the liquid in the discharge port in a direction opposite to the flying direction of the liquid discharged from the discharge port; A liquid ejection apparatus characterized by the above.
液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、
前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室の前記圧電素子側とは反対側に設けられ、前記圧電素子を駆動する回路に接続される前記共通液室の液を封止する封止部材と、
前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成され、前記圧電素子を駆動するための配線部材と、
前記共通液室と前記圧力室を連通するための供給流路が形成される位置の略真上の前記封止部材の少なくとも一部に、前記供給流路に対応した孔部と、を備え、
前記共通液室を形成した後に、前記孔部に対応した前記供給流路を形成したことを特徴とする液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 1,
A plurality of outlets for discharging liquid;
A plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of discharge ports;
A piezoelectric element provided on the opposite side of the plurality of pressure chambers from the side on which the discharge ports are formed, and deforming each of the plurality of pressure chambers;
A common liquid chamber provided on the opposite side of the pressure chamber from the side on which the discharge port is formed, and supplying a liquid to the plurality of pressure chambers;
A sealing member that is provided on the side opposite to the piezoelectric element side of the common liquid chamber and seals the liquid in the common liquid chamber connected to a circuit that drives the piezoelectric element;
A wiring member configured to drive at least part of the common liquid chamber in a direction substantially perpendicular to a surface on which the piezoelectric element is disposed, and to drive the piezoelectric element;
A hole corresponding to the supply flow path is provided in at least a part of the sealing member substantially directly above a position where a supply flow path for communicating the common liquid chamber and the pressure chamber is formed;
The liquid discharge head, wherein the supply flow path corresponding to the hole is formed after the common liquid chamber is formed.
個々の前記圧力室と連通する吐出口及び供給絞りを同一回折位置を通過したレーザ光で加工することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A method for manufacturing a liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
A manufacturing method of a liquid discharge head, characterized in that an ejection port and a supply throttle communicating with each of the pressure chambers are processed with a laser beam passing through the same diffraction position.
液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、
前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室の前記圧電素子側とは反対側に設けられ、前記圧電素子を駆動する回路に接続される前記共通液室の液を封止する封止部材と、
前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成され、前記圧電素子を駆動するための配線部材と、
前記共通液室と前記圧力室を連通するための供給流路が形成される位置の略真上の前記封止部材の少なくとも一部に、前記供給流路に対応した孔部と、を備え、
前記共通液室を形成した後に、前記孔部に対応した前記供給流路を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A method for manufacturing a liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
A plurality of outlets for discharging liquid;
A plurality of pressure chambers communicating with each of the plurality of discharge ports;
A piezoelectric element provided on the opposite side of the plurality of pressure chambers from the side on which the discharge ports are formed, and deforming each of the plurality of pressure chambers;
A common liquid chamber provided on the opposite side of the pressure chamber from the side on which the discharge port is formed, and supplying a liquid to the plurality of pressure chambers;
A sealing member that is provided on the side opposite to the piezoelectric element side of the common liquid chamber and seals the liquid in the common liquid chamber connected to a circuit that drives the piezoelectric element;
A wiring member configured to drive at least part of the common liquid chamber in a direction substantially perpendicular to a surface on which the piezoelectric element is disposed, and to drive the piezoelectric element;
A hole corresponding to the supply flow path is provided in at least a part of the sealing member substantially directly above a position where a supply flow path for communicating the common liquid chamber and the pressure chamber is formed;
A method of manufacturing a liquid discharge head, wherein the supply flow path corresponding to the hole is formed after the common liquid chamber is formed.
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